UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA · Paúl Fernando Salto Álvarez. DIRECTOR:...

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA

FACULTAD DE INGENIERÍAS

CARRERA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA

Trabajo de grado previo a la obtención del Título de Ingeniero Electrónico.

TEMA:

“DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN TRIEDRO ELECTRÓNICO SEGÚN LA NORMA INEN PARA MONITOREO DE

TEMPERATURA DE LA EMPRESA FIBRO ACERO”

AUTORES:

Pablo Esteban Avilés Tapia. Paúl Fernando Salto Álvarez.

DIRECTOR:

Ingeniero Marco Carpio.

Cuenca, Septiembre 2010

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por los estudiantes Pablo Esteban Avilés Tapia y Paúl Fernando Salto Álvarez, bajo mi supervisión y fue revisado prolijamente en su totalidad.

Ing. Marco Carpio

DIRECTOR

RESPONSABILIDAD DE AUTORÍA

El análisis de los conceptos y las ideas vertidas en el presente trabajo de tesis son de total responsabilidad de los autores: Pablo Esteban Avilés Tapia. Paúl Fernando Salto Álvarez.

Agradecimiento:

En especial agradezco a Dios por haberme dado

su bendición y ayuda durante los momentos más

difíciles en mi vida, a mi madre Jackie por ser la

mejor mamá y amiga del mundo, a mi padre

Juan por su ejemplo de vida y confianza

brindada, a mi hermano Juan Fernando por ser

el mejor amigo y a mi esposa Pamela por su

apoyo y compañía en los últimos 3 años.

Además un agradecimiento especial al Ing.

Marco Carpio por habernos ayudado en la

dirección de esta tesis, al Ing. Juan Pablo

Moscoso por su ayuda incondicional y a todos

mis amigos que de una u otra forma siempre me

brindaron su apoyo.

Pablo E. Avilés

Dedicatoria:

Dedico este trabajo a Dios y a las personas

que son el centro de mi vida Jackie, Pamela,

Juan y Juan Fernando.

“El que se adhiere a la disciplina es una

senda a la vida” (Rey Salomón).

Pablo E. Avilés

Agradecimiento:

Agradezco a todas las personas que hicieron

posible el escalar un peldaño en mi vida

profesional, especialmente a mi Familia,

director de tesis Ing. Marco Carpio, Ing. Juan

Pablo Moscoso, A mi compañero en este

trabajo Pablo Avilés, que desinteresadamente

contribuyeron a la culminación de este

trabajo

Eternamente os agradezco.

Paúl F. Salto

Dedicatoria:

Sin duda, en primer lugar a mi querido padre

Luis Salto, fue tu sueño, fue tu sacrificio, se

que vas a estar sonriendo, hoy te lo dedico.

A ti madre que en los peores momentos

estuviste conmigo. Por último pero no menos

importante a mis hermanos, decirles que no

es mi logro, sino juntos lo hicimos…

Dios te cuide:

Papa Lucho †

Paúl Salto

ÍNDICE DE CONTENIDOS

Temas Página

INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 1

CAPÍTULO I: SISTEMAS DE CONTROL/MONITOREO DE

TEMPERATURA ................................................................................................... 2

1.1 SISTEMAS DE CONTROL DE TEMPERATURA ...................................................... 2

1.1.1 NECESIDAD DE MONITOREAR/CONTROLAR TEMPERATURA EN PROCESOS.... 2 1.1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL ........................................... 5 1.1.3 LA TEMPERATURA COMO VARIABLE .............................................................. 5

1.2 SENSORES DE TEMPERATURA .................................................................................. 6

1.2.1 CONCEPTO ........................................................................................................................... 7

1.2.2 CARACTERÍSTICAS ........................................................................................................... 8

1.2.2.1 Escalas de temperatura ............................................................................................. 9

1.2.3 TIPOS DE SENSORES ......................................................................................................... 9

1.2.3.1 Analógicos .............................................................................................................. 12

1.2.3.1.1 Sensores de temperatura NTC ............................................................................. 13

1.2.3.1.2 Sensores de temperatura PTC .............................................................................. 15

1.2.3.1.3 Termopares .......................................................................................................... 17

1.2.3.2 Digitales ................................................................................................................. 18

1.3 TECNOLOGÍA 1-WIRE® .............................................................................................. 20

1.3.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES ............................................................................... 22

1.3.2 PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN ............................................................................... 24

1.3.2.1 Inicialización .......................................................................................................... 24

1.3.2.2 Comandos y funciones de ROM ............................................................................. 25

1.3.2.3 Comandos y funciones de control y memoria. ....................................................... 26

1.3.2.4 Transferencia de datos ............................................................................................ 26

1.3.3 DETECCIÓN DE ERRORES .............................................................................................. 27

1.3.4 PROGRAMACIÓN ............................................................................................................. 29

1.3.5 MODO PARÁSITO ............................................................................................................. 30

1.3.6 CONFIGURACIÓN DE CONEXIÓN ................................................................................. 31

1.3.6.1 Topologías de conexión entre dispositivos ............................................................. 32

1.3.7 POSIBLES DISPOSITIVOS 1-WIRE ................................................................................. 33

1.3.8 SENSOR DE TEMPERATURA DS18B20 ......................................................................... 34

1.4 NORMA INEN PARA EL TRIEDRO ........................................................................... 37

CAPITULO II: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA ....................... 38

2.1 DISEÑO ELECTRÓNICO DEL SISTEMA ................................................................. 38

2.1.1 DISEÑO DEL CIRCUITO ................................................................................................... 39

2.1.1.1 Diagrama de bloques .............................................................................................. 39

2.1.1.2 Diagrama esquemático y montaje en el tablero para proyectos .............................. 40 2.1.2 MULTIPLEXACIÓN DE LOS SENSORES. ...................................................................... 41

2.1.2.1 Programa de identificación de sensores .................................................................. 42

2.1.3 IMPLEMENTACIÓN DE LA TERMOCUPLA ................................................................. 44

2.1.3.1 Circuito Amplificador y Conversión Analógica Digital ......................................... 44

2.1.3.2 Interpretación de datos ........................................................................................... 45

2.1.4 PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR. ........................................................ 46

2.1.4.1 Monitoreo ............................................................................................................... 47

2.1.4.2 Cambio sensor ........................................................................................................ 48

2.1.5 PROGRAMACIÓN PARA COMUNICACIÓN CON LA PC ............................................ 51

2.2 ARMADO Y PRUEBAS DEL SISTEMA ELECTRÓNICO. ................................... 57

2.3 PROGRAMACIÓN EN LABVIEW PARA LA INTERFAZ GRÁFICA Y

COMUNICACIÓN CON LA PC...................................................................... 58

2.3.1 CONFIGURACIÓN NI-VISA PARA CONTROLAR SU DISPOSITIVO USB. ............... 60

2.3.1.1 Genere el archivo INF utilizando el Driver Development Wizard ......................... 60

2.3.1.2. Instale los archivos INF y el dispositivo USB ........................................................ 64

2.3.1.3 Prueba de la Comunicación con VISA Interactive Control. ................................... 67

2.3.1.4 Configuración en LabVIEW 7.1 para lectura de datos ........................................... 70

2.3.1.5 Descripción de la programación en LabVIEW 7.1 ................................................. 75

2.3.1.5.1 Bloque de lectura de datos ................................................................................... 76

2.3.1.5.2 Bloque para Gráficas y Promedios ...................................................................... 78

2.3.1.5.3 Bloque para Cronómetro y Tiempos de Ensayo .................................................. 78

2.3.1.5.4 Bloque para Generación de la tabla de las caras .................................................. 80

2.3.1.5.5 Bloque de Lectura de datos del horno ................................................................. 81

2.3.1.5.6 Bloque para Generación de la tabla del horno ..................................................... 82

2.3.1.5.7 Bloque para Cálculos de Máximos y Mínimos .................................................... 83

2.3.1.6 Descripción de los Indicadores Gráficos del programa. ........................................ 84

2.3.1.6.1 Primera Pestaña ................................................................................................... 84

2.3.1.6.2 Segunda Pestaña .................................................................................................. 89

2.3.1.6.3 Tercera Pestaña: .................................................................................................. 91

2.3.1.6.3.1 Primera Sub-Pestaña ......................................................................................... 92

2.3.1.6.3.1 Segunda Sub-Pestaña........................................................................................ 92

2.3.1.6.4 Cuarta Pestaña. ................................................................................................... 93

2.3.1.6.5 Quinta Pestaña .................................................................................................... 94

2.4 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA PLACA ELECTRÓNICA. ......................... 95

2.4.1 DISEÑO VIRTUAL ............................................................................................................. 96

2.4.1.1 Diagrama Esquemático ............................................................................................. 96

2.4.1.2 Tamaño de la Tarjeta ................................................................................................ 96

2.4.1.2 Ruteado..................................................................................................................... 97

2.4.1.3 Placa electrónica terminada ...................................................................................... 99

2.5 CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE DE LOS SENSORES EN EL TRIEDRO. ...... 100

2.5.1 CONSTRUCCIÓN DEL TRIEDRO DE MADERA ......................................................... 100

2.5.2 CABLEADO DE LOS SENSORES .................................................................................. 108

2.6 INSTALACIONES FINALES........................................................................ 111 2.6.1 ARMADO DE PUERTOS ................................................................................................. 111

2.6.2 SUJECIÓN DE LA TARJETA ELECTRÓNICA .............................................................. 112

2.6.3 ACCESORIOS DE LAS CANALETAS ............................................................................ 113

2.6.4 NUMERACIÓN DE SENSORES ...................................................................................... 113

2.6.5 COLOCACIÓN DE CINTA HELICOIDAL ..................................................................... 114

CAPITULO III: ANÁLISIS DE RESULTADO S Y PRUEBAS ................... 115

3.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................... 115

3.1.1 TRIEDRO CON SENSORES ............................................................................................. 115

3.1.2 TARJETA ELECTRÓNICA .............................................................................................. 116

3.1.3 INTERFAZ CON LA PC ................................................................................................... 116

3.1.4 FUNCIONAMIENTO DEL CONJUNTO ......................................................................... 116

3.2 PRUEBAS ................................................................................................ .... 117

3.2.1 ENSAYO DEL HORNO .................................................................................................... 117

3.2.2 ÁREAS DE CONFLICTO ................................................................................................. 119

3.3 CONTRASTACIÓN ....................................................................................................... 120

3.3.1 SENSOR ANALÓGICO .................................................................................................... 120

3.3.2 CONTRASTACIÓN DE TRIEDROS ................................................................................ 123

MATERIALES Y PRESUPUESTO ..................................................................................... 125

CONCLUSIONES ................................................................................................................ 127

RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 128

GLOSARIO .......................................................................................................................... 129

ANEXOS ANEXO A

BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 132

A-1 MANUAL DE OPERACIÓN ...................................................................................... 1-A

ANEXO B

A-2 MANUAL DE MANTENIMIENTO ......................................................................... 10-A

B-1 NORMATIVA DE LA INEN PARA PRODUCTORES DE COCINAS Y

REFRIGERADORAS ................................................................................................ 1-B

B-2 TERMOCUPLA TIPO K - TABLAS DE TEMPERATURA ................................... 7-B

B-3 DATOS TÉCNICOS DEL SENSOR DS18B20 ...................................................... 11-B

B-4 DISEÑO ELECTRÓNICO, ESQUEMA Y RUTEADO DE LA PLACA ............. 13-B

B-5 SENSOR ANALÓGICO ......................................................................................... 17-B

B-6 PROGRAMA DEL MICROCONTROLADOR ...................................................... 20-B

B-7 DATOS TÉCNICOS DE LA CARCASA ............................................................... 28-B

B-8 PLANO DE CONSTRUCCIÓN DEL TRIEDRO DE MADERA .......................... 30-B

B-9 CONTRASTACIÓN DEL HORNO ........................................................................ 32-B

B-10 DATOS DEL TRIEDRO ANTIGUO Y TABLA DEL HORNO CON

EL TRIEDRO ELECTRÓNICO .............................................................................. 38-B

B-11 CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN DS18B20 ......................................................... 41-B

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1.1 ESTUDIO DE MÉTODOS EN LA INDUSTRIA CEMENTERA

“INDUSTRIAS GUAPÁN” ............................................................................................ 4

FIGURA 1.2 REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE UNA FUNCIÓN DE

TEMPERATURA ........................................................................................................... 6

FIGURA 1.3 INDICADOR DE TEMPERATURA .............................................................................. 7

FIGURA 1.4 TERMÓMETRO DE VIDRIO ...................................................................................... 10

FIGURA 1.5 TERMÓMETRO DE BULBO ...................................................................................... 10

FIGURA 1.6 TERMÓMETRO DE RESISTENCIA METÁLICA ..................................................... 11

UNA NTC .....................................................................................................................

FIGURA 1.7 TERMISTORES NTC ................................................................................................... 13

FIGURA 1.8 CARACTERÍSTICAS DE RESISTENCIA/TEMPERATURA DE

TERMISTOR NTC .......................................................................................................

14

FIGURA 1.9 CARACTERÍSTICAS CORRIENTE/VOLTAJE DE UN

14

FIGURA 1.10 FOTOGRAFÍA DE UN TERMISTOR PTC ................................................................. 15

CARACTERÍSTICAS

FIGURA 1.11 COMPARACIÓN TÍPICA ENTRE LAS CURVAS

................................................................................................... 16

FIGURA 1.11 CARACTERÍSTICAS CORRIENTE/VOLTAJE DE UN

TERMISTOR PTC ........................................................................................................

TEMPERATURA .........................................................................................................

16

FIGURA 1.13 TERMOCUPLA TIPO K COMPORTAMIENTO VOLTAJE VS

FIGURA 1.14 ACONDICIONAMIENTO DE UNA SEÑAL ANALÓGICA

17

..................................... 19

FIGURA 1.15 BUS DE COMUNICACIÓN 1-WIRE .......................................................................... 21

RESISTENCIA PULLUP .............................................................................................

FIGURA 1.16 TIME-SLOTS DE COMUNICACIÓN MAESTRO ESCLAVO .................................. 22

FIGURA 1.17 CONFIGURACIÓN MAESTRO – ESCLAVO, CONEXIÓN DE

PRESENCIA .................................................................................................................

23

FIGURA 1.18 INICIALIZACIÓN DE LA RED 1-WIRE®. PULSO DE RESET Y

25

FIGURA 1.19 TRAMA 1-WIRE .......................................................................................................... 25

FIGURA 1.20 SECUENCIA DE LECTURA Y ESCRITURA DE BITS EN EL BUS

1-WIRE® ......................................................................................................................

DALLAS SEMICONDUCTOR TM ............................................................................. 29

FIGURA 1.22 FORMA DE CONECTAR EN MODO PARASITO, SIN FUENTE

27

FIGURA 1.21 ALGORITMO PARA EL CÁLCULO DEL CRC8 UTILIZADO POR

EXTERNA .................................................................................................................... 30

MAESTRO QUE PUEDE SER UN MICROCONTROLADOR (PIC) ........................ 32

FIGURA 1.23 FORMA DE CONECTAR EL DS18B20 CON FUENTE EXTERNA ........................ 31

FIGURA 1.24 CONEXIÓN DE DISPOSITIVOS 1-WIRE® AL PUERTO DE UN

FIGURA 1.25 TOPOLOGÍAS DE CONEXIÓN DE ESCLAVOS CON EL MAESTRO ................... 33

FIGURA 1.26 CONFIGURACIÓN DE PINES EN EL SENSOR DE TEMPERATURA

DS18B20 DE TECNOLOGÍA 1- WIRE ....................................................................... 35

DS18B20 DE TECNOLOGÍA 1- WIRE ....................................................................... 37

FIGURA 1.27 ESTRUCTURA INTERNA DE LA MEMORIA SCRATCHPAD .............................. 36

FIGURA 1.28 CONFIGURACIÓN DE PINES EN EL SENSOR DE TEMPERATURA

FIGURA 2.1 PARTES PRINCIPALES DEL SISTEMA ELECTRÓNICO ......................................... 38

PROYECTOS “TARJETA ELECTRÓNICA” ...............................................................

FIGURA 2.2 DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA TARJETA ELECTRÓNICA .............................. 39

FIGURA 2.3 CIRCUITO DE PRUEBAS MONTADO SOBRE EL TABLERO PARA

LEÍDO SU CÓDIGO Y GUARDADO EN LA MEMORIA EEPROM ......................... 42

40

FIGURA 2.4 SENSORES ORDENADOS SEGÚN LA CARA, DESPUÉS DE HABER

FIGURA 2.5 EXTRACCIÓN DEL CÓDIGO DE CADA SENSOR ................................................... 43

FIGURA 2.6 TOMA DE VALORES MEDIDOS ................................................................................ 45

FIGURA 2.7 INCREMENTO DE TEMPERATURA POR NIVEL EN EL

MICROCONTROLADOR .............................................................................................. 46

FIGURA 2.8 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROGRAMA DENTRO DEL

MICROCONTROLADOR .............................................................................................. 50

FIGURA 2.9 VENTANA DE INTRODUCCIÓN DEL EASYHID ..................................................... 52

FIGURA 2.10 PASO DOS DEL EASYHID ......................................................................................... 53

FIGURA 2.11 PASO TRES DEL EASYHID ....................................................................................... 53

FIGURA 2.13 PASO CINCO DEL EASYHID

FIGURA 2.12PASO CUATRO DEL EASYHID ................................................................................. 54

.................................................................................... 55

FIGURA 2.14 PLANTILLA GENERADA POR EASYHID ............................................................... 56

TODA LA TARJETA ELECTRÓNICA ....................................................................... 58

FIGURA 2.15 PRIMERA TARJETA ELECTRÓNICA DE PRUEBAS ............................................. 57

FIGURA 2.16 ARMADO PROVISIONAL EN EL TABLERO PARA PROYECTOS DE

VISA DDW ...................................................................................................................

FIGURA 2.17 UBICACIÓN DEL VISA EN EL COMPUTADOR ..................................................... 59

FIGURA 2.18 VENTANA DE SELECCIÓN DEL BUS DE HARDWARE EN EL

60

FIGURA 2.19 INFORMACIÓN BÁSICA DEL DISPOSITIVO EN EL VISA DDW ........................ 61

EN EL VISA DDW ...................................................................................................... 6

FIGURA 2.20. INFORMACIÓN DEL PIC 18F4550 CON EL USBVIEW.EXE ................................ 62

FIGURA 2.21. VENTANA DE PROPIEDADES DE ARCHIVOS GENERADOS

FIGURA 2.22. VENTANA DE OPCIONES DE INSTALACIÓN EN EL VISA DDW

3

..................... 64

FIGURA 2.23. VENTANA DE ADMINISTRADOR DE DISPOSITIVOS DE WINDOWS ............. 6

FIGURA 2.24. VENTANA DE PROPIEDADES DE NUESTRO DISPOSITIVO

5

............................. 66

FIGURA 2.25. VENTANA DE MEASUREMENT & AUTOMATION ............................................. 67

FIGURA 2.27. CONTROL INTERACTIVO VISA

FIGURA 2.26. DISPOSITIVO USB MOSTRADO EN MAX ............................................................. 68

............................................................................. 69

FIGURA 2.28. SESIÓN VISA INICIADA EN EL CONTROL INTERACTIVO VISA ..................... 70

FIGURA 2.29. CONFIGURACIÓN PARA OBTENER DATOS DEL PIC ........................................ 71

FIGURA 2.30.BLOQUE DE VISA OPEN ........................................................................................... 71

FIGURA 2.31 BLOQUE DE VISA ENABLE EVENT ........................................................................ 73

FIGURA 2.32 BLOQUE DE VISA WAIT ON EVENT .................................................................... 74

FIGURA 2.33 BLOQUE DE VISA GET USB INTERRUPT DATA.VI ............................................ 74

FIGURA 2.34 BLOQUE DE VISA CLOSE ........................................................................................ 75

FIGURA 2.35. TRATADO DEL DATA BUFFER DEL USB INTERRUPT DATA .......................... 76

FIGURA 2.36. LECTURA DE DATOS DEL SENSOR 1 AL 295 ...................................................... 77

FIGURA 2.38. CRONÓMETRO Y DETALLE DE ENSAYOS

FIGURA 2.37. CONFIGURACIÓN DE LAS GRÁFICAS DE LA CARA LATERAL ...................... 78

.......................................................... 79

FIGURA 2.39. CONFIGURACIÓN DEL CRONÓMETRO................................................................ 79

FIGURA 2.40. ENCABEZADO DE TABLA DE LAS CARAS DEL TRIEDRO ............................... 80

FIGURA 2.41. ESCRITURA DE DATOS EN LA TABLA DE LAS CARAS DEL

TRIEDRO..................................................................................................................... 81

FIGURA 2.42 LECTURA DE DATOS PARA EL HORNO................................................................ 81

FIGURA 2.43. ENCABEZADO DE TABLA DEL HORNO ............................................................... 82

FIGURA 2.44 ESCRITURA DE DATOS EN LA TABLA DEL HORNO .......................................... 83

FIGURA 2.45 CÁLCULOS DE MÁXIMOS Y MÍNIMOS ................................................................. 83

FIGURA 2.46 GRÁFICA DE LA PESTAÑA PRINCIPAL, INTERFAZ GRAFICA ......................... 84

FIGURA 2.47 CONTROL DE TEXTO PARA NOMBRE DEL PRODUCTO ................................... 85

FIGURA 2.48 GUARDADO DE LA TABLA 1 .................................................................................. 85

FIGURA 2.49 GUARDADO DE LA TABLA 2 .................................................................................. 86

FIGURA 2.50 DATOS INFORMATIVOS DE FECHA Y HORA ...................................................... 87

FIGURA 2.51 CRONÓMETRO ........................................................................................................... 87

FIGURA 2.52 CRONÓMETRO CON ELECCIÓN DE TIEMPO ....................................................... 88

FIGURA 2.53 TABLA DE ENSAYOS Y TIEMPOS .......................................................................... 88

FIGURA 2.54 INDICADOR DE LECTURA ACTUAL ...................................................................... 89

FIGURA 2.55 PULSANTE DE GENERACIÓN DE TABLA ............................................................. 89

FIGURA 2.56 GRÁFICA DE LA PESTAÑA DE LA CARA LATERAL .......................................... 90

FIGURA 2.57 GRÁFICA DE LA PESTAÑA DE LA CARA POSTERIOR ....................................... 91

FIGURA 2.58 GRÁFICA DE LA PESTAÑA DE LA CARA INFERIOR .......................................... 93

FIGURA 2.59 GRÁFICA DE LA PESTAÑA DE LOS DATOS GENERALES ................................. 94

FIGURA 2.60 CARCASA 1553D DE HAMMOND MANUFACTURING ........................................ 97

FIGURA 2.61 UBICACIÓN DE LOS COMPONENTES ANTES DEL RUTEADO ......................... 98

FIGURA 2.62 TOP LAYER. CARA SUPERIOR DE LA TARJETA ELECTRÓNICA.

LAS PISTAS SE DESTACAN EN COLOR ROJO ..................................................... 98

FIGURA 2.63 BOTTOM LAYER. CARA INFERIOR DE LA TARJETA

ELECTRÓNICA. LAS PISTAS SE DESTACAN EN COLOR AZUL ....................... 99

FIGURA 2.64 PLACA TERMINADA CON LOS COMPONENTES YA

SOLDADOS-CARA INFERIOR .................................................................................. 99

FIGURA 2.65 PLACA TERMINADA (CARA SUPERIOR) ............................................................ 100

FIGURA 2.66 ESPARCIMIENTO DEL PEGAMENTO BLANCO PARA

UNIR DOS PLANCHAS Y FORMAR UN GROSOR DE 24 MM ........................... 101

FIGURA 2.67 COLOCACIÓN DE LA SEGUNDA PLANCHA, ES

NECESARIO PRENSARLAS PARA SU MEJOR ADHESIÓN ............................... 102

FIGURA 2.68 ARMADO DEL TABLERO DE ROMERILLO PARA LA

CARA INFERIOR ...................................................................................................... 102

FIGURA 2.69 PRENSADO Y ALINEAMIENTO DE LOS SEGMENTOS

PARA FORMAR UN TABLERO DE ROMERILLO ................................................ 103

FIGURA 2.70 DISPOSICIÓN DE LOS AGUJEROS PARA LOS SENSORES

SOBRE LAS PAREDES ............................................................................................. 103

FIGURA 2.71 TALADRADO DE AGUJEROS PARA LA UBICACIÓN DE SENSORES............. 104

FIGURA 2.72 TACO GUÍA PARA LA REALIZACIÓN DE AGUJEROS

DE PROFUNDIDAD UNIFORME ............................................................................ 104

FIGURA 2.73 ARMADO DE LOS TRES TABLEROS .................................................................... 105

FIGURA 2.74 BASE O MARCO PARA LA CARA INFERIOR; HACE LA

FUNCIÓN DE ALZA AL TRIEDRO ........................................................................

FIGURA 2.75 COLOCACIÓN DEL MARCO EN EL TRIEDRO

105

................................................... 106

FIGURA 2.76 BARNIZADO DEL TRIEDRO ................................................................................... 106

FIGURA 2.77 TRIEDRO TERMINADO ........................................................................................... 107

FIGURA 2.78 ORGANIZACIÓN DE LAS CANALETAS SOBRE LAS PAREDES

DEL TRIEDRO ........................................................................................................... 107

FIGURA 2.79 DISTRIBUCIÓN DE SENSORES .............................................................................. 108

FIGURA 2.80 DISTRIBUCIÓN DE SENSORES SOBRE LA CARA INFERIOR .......................... 108

FIGURA 2.81 CABLEADO DE SENSOR A SENSOR ..................................................................... 109

FIGURA 2.82 RECORTE DE SECCIONES DEL CABLE FTP ....................................................... 110

FIGURA 2.83 REALIZACIÓN DE UNA REGLETA, SOLDADO DE SÓCALOS Y

COLOCACIÓN DE LA PROTECCIÓN “TERMOFIT” ............................................ 110

FIGURA 2.84 COLOCACIÓN DEL CABLEADO DE LOS SENSORES POR REGLETA ............ 111

FIGURA 2.85 ARMADO DE LOS 13 BUSES 1-WIRE, Y ALIMENTACIÓN DEL

TRIEDRO AL PUERTO DB25 ..................................................................................

FIGURA 2.86 SUJECIÓN DE LA TARJETA ELECTRÓNICA

112

....................................................... 112

FIGURA 2.87 ACCESORIOS PARA CANALETAS PLÁSTICAS .................................................. 113

FIGURA 2. 88 COLOCACIÓN DE MARQUILLAS PARA LA NUMERACIÓN DE

LOS SENSORES EN EL TRIEDRO ......................................................................... 113

FIGURA 2.89 ARROLLAMIENTO DEL LA CINTA HELICOIDAL SOBRE

LOS CABLES DE DATOS Y ALIMENTACIÓN ..................................................... 114

FIGURA 3.1 CENTRO GEOMÉTRICO DEL HORNO DE UNA COCINA ................................... 117

FIGURA 3.2 SENSOR ANALÓGICO, CURVA DE COMPORTAMIENTO

DURANTE UNA PRUEBA ESTÁNDAR DE 20 MINUTOS .................................... 119

FIGURA 3.3 ENSAYO DEL HORNO .............................................................................................. 121

FIGURA 3.4 SENSOR ANALÓGICO CONTRASTADO ................................................................ 122

FIGURA 3.5 TRIEDRO ANTIGUO DE FIBRO ACERO S.A .......................................................... 124

INDICE DE TABLAS

TABLA 1.1 TIPOS DE TERMÓMETROS Y SUS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS .......................

TABLA 1.2 COMANDOS DE ROM UTILIZADOS POR LOS DISPOSITIVOS 1-WIRE®

12

............ 25

EQUITATIVA EN EL BUS 1-WIRE ............................................................................... 41

TABLA 2.2 FRAGMENTO DE LA TABLA DE VALORES NIVEL/TEMPERATURA

TABLA 1.3 DESCRIPCIÓN DE PINES DEL SENSOR DS18B20 ...................................................... 8

TABLA 2.1 GRUPOS Y SUBGRUPOS DE SENSORES PARA LA DISTRIBUCIÓN

PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA TERMOCUPLA ............................................. 46

TABLA 2.3 DETALLES DE VISA OPEN .......................................................................................... 72

TABLA 2.4 TIPOS DE EVENTO DEL VISA ENABLE EVENT ....................................................... 73

TABLA 2.5 DIMENSIONES DE LAS CARAS DEL TRIEDRO ...................................................... 101

TABLA 3.1 FRAGMENTO DE LA TABLA DE DATOS TOMADOS EN EL ENSAYO

DEL HORNO .................................................................................................................. 118

TABLA 3.2 COMPARACIÓN DE VALORES ENTRE TRIEDROS ............................................... 123

TABLA 2.2 FRAGMENTO DE LA TABLA DE VALORES NIVEL/TEMPERATURA

PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA TERMOCUPLA ............................................. 46

TABLA 2.3 DETALLES DE VISA OPEN .......................................................................................... 72

- 1 -

INTRODUCCIÓN

Para nuestro proyecto las ideas que salieron de nuestra cabeza eran variadas en

distintos campos de acción, pero muchas de ellas no sabíamos con certeza si

hubiesen sido de utilidad para la industria, hasta que surgió la oportunidad de

implementar un sistema para monitorizar una red completa de sensores de

temperatura 1-wire; esta red estaría montada en un triedro de madera según la

normativa INEN en el laboratorio de calidad de la empresa Fibro Acero S. A.

El triedro con el cual trabajaban en el laboratorio para pruebas de calidad, soportaba

una serie de ensayos los cuales tomaban mucho tiempo ya que las lecturas que se

deben realizar eran manuales, observando el problema que existía, se intento cambiar

las termocuplas utilizadas por sensores analógicos de temperatura, lo cual no se

concreto por la complejidad del proyecto. Esto proporcionó una pauta para utilizar la

nueva red de sensores, que muy aparte de ser muy precisos, no necesitan circuitería

adicional y con sensibilidad casi nula contra ruido externo.

La idea presentada a los directivos de Fibro Acero S. A. les agrado mucho, pues el

ahorro de tiempo más las comodidades que presenta el proyecto lo hacía de gran

valor y utilidad dentro de la empresa, con esto se concretaba nuestro tema de tesis

con un objetivo ya alcanzado que es crear nuestra propia tecnología y ponerla al

beneficio de la industria.

Nuestro trabajo de tesis se estructura en tres capítulos de la siguiente manera:

El primero engloba la parte teórica de nuestro proyecto, que es la

temperatura en procesos industriales y los diferentes caminos para

adquirir estos datos, entre ellos: características, protocolos,

configuraciones, etc., de la tecnología 1-wire.

El capitulo dos comprende el diseño y todos los pasos necesarios para

construir el primer Triedro Electrónico.

Por último tenemos el capitulo tres donde están las pruebas realizadas,

contrastación y enfatiza las ventajas de este sistema.

- 2 -

CAPÍTULO I: SISTEMAS DE

CONTROL/MONITOREO DE TEMPERATURA

1.1 SISTEMAS DE CONTROL DE TEMPERATURA

Para definir un sistema de control de temperatura se necesita comprender

literalmente las palabras que conforman esta frase.

Partiremos de la siguiente manera:

Sistema

Un sistema es una programación ordenada de una colección de dispositivos

relacionados entre sí para constituir una unidad completa y actuar como la

misma.

Control

Se entiende por control a la manipulación acertada de variables para la

obtención de un resultado deseado.

Reuniendo las definiciones anteriores y combinándolas se llega a una definición

enfocada. Se dice entonces que un sistema de control de temperatura, es un

conjunto de dispositivos relacionados entre sí, que trabajando en conjunto

manipulan una variable de temperatura para obtener un valor determinado de

la misma en condiciones deseadas.

1.1.1 NECESIDAD DE MONITOREAR/CONTROLAR

TEMPERATURA EN PROCESOS

La necesidad de monitorear u controlar los procesos es muy primitiva, la historia

nos revela que el monitoreo y control en maquinarias se remontan miles de años

atrás.

- 3 -

No obstante con la revolución industrial el control de procesos se hizo popular,

el regulador centrifugo de la máquina de vapor de Watt1 en el año 1775

aproximadamente, que no era más que regular la velocidad de una maquina

mediante la maniobra de una válvula de vapor.

Como sabemos, las industrias para facilitar la manufactura dividen el proceso en

segmentos, los mismos que deben ser monitoreados y controlados

constantemente, sin necesidad de especificar un proceso o tal vez la fabricación

de un producto en particular, se tiene presente que la temperatura es el factor

más común de monitoreo y control.

La Temperatura en la Industria

Toda industria está pendiente de la temperatura, independientemente de los

productos a elaborarse, es decir que debe estar monitoreando constantemente

esta variable debido a factores primarios y secundarios.

Factores Primarios

Estos factores son los que están directamente relacionados con los procesos de

fabricación, como la temperatura de un horno, fundición de materia prima,

temperatura de producto terminado, etc.

Factores Secundarios

Son aquellos que afectan en el desempeño laboral y la eficiencia de los

mecanismos de fabricación y demás procesos que no están relacionados

directamente con los procesos de fabricación o materia prima, por ejemplo, el

sobrecalentamiento de las maquinarias, la temperatura ambiente en el área

laboral, etc.

Sean los factores primarios o secundarios, la variable es la misma, y el

monitoreo constante revela la posibilidad de optimizar la fabricación, eficiencia

1 James Watt. Construyo y patento en 1769 el primer motor a vapor con cámara de condensación externa de uso práctico, iniciando su fabricación en 1772.

- 4 -

del proceso, eficiencia de la maquinaria, la comodidad laboral, y un sin número

de procesos en los que se inmiscuya la temperatura.

Se puede considerar un proceso de fabricación para verificar la importancia del

monitoreo u control, a continuación se presenta un estudio de métodos en la

fabricación de Cemento, donde se puede observar lo importante de monitorear la

temperatura en especial en etapas como la Homogenización, Precalentadores,

Horno y Enfriamiento de no ser así el producto final en este caso el cemento no

sería de optima calidad y en el peor de los casos no serviría.

Almacenamiento de Caliza

Trituración

Transporte por bandas a la homogenización

Prehomogenización, tratamiento del material

Envio de muestras al laboratorio para control del

carbonato de calcio

Envio de muestras al laboratorio, para analizar diferentes

componentes en la materia

Transporte a cilos de almacenaje

Almacenaje de caliza triturada de dos titulos

Transporte por Bandas

Molino de crudo Transporte mediante ventiladores

Homogenización

Precalentadores

Empaque

Envio de muestras al laboratorio, para analisis y

control de calidad

Envio de muestras al laboratorio, para analisis y control de calidad



1 2

Horno Enfriamiento

Transporte por bandas

Almacenamiento de Puzolana

Almacenamiento de Yezo

Almacenamiento Temporal de Klinker

Control de calidad Dosificación

Envio de muestras al laboratorio, control de peso/hora

Molino de Cemento

Transporte mediante ventiladores

Almacenamiento en cilos


Simbologia

Almacenamiento Proceso

TransporteControl de calidadDireccion de flujo

Figura 1.1 Estudio de métodos en la Industria Cementera “Industrias Guapán”.

Estudio realizado para el seminario de reingeniería de la Universidad Politécnica Salesiana

- 5 -

1.1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL

Si analizamos la vida cotidiana, estamos rodeados de sistemas de control, sean

estos eléctricos, electrónicos, mecánicos, etc. Un ejemplo claro es cuando

tomamos una ducha y regulamos el agua para que esta este agradable a la piel,

según la acción del control, que activa al sistema para producir la salida se

clasifican en:

Lazo abierto

Es un sistema en el que la acción de control es independiente de la salida, es

decir que no importa la decisión que se tome en el control, la salida se verá

afectado, no obstante el estado de la salida no afectara a la manipulación del

control en estado futuro.

Lazo cerrado

Es un sistema en el que la acción de control es dependiente de la salida, ósea la

salida da una pauta para actuar sobre el control, o a su vez una manipulación del

control actuara sobre la salida y la misma retornara para actuar sobre el control.

En la industria existen estos diferentes tipos de control, no obstante el monitoreo

de señales es constante y afectan a estos sistemas de control directa o

indirectamente, este trabajo se enfoca en el monitoreo, y por esta razón no se

profundiza en los sistemas de control, basta con conocerlos para entender de qué

tipo son.

1.1.3 LA TEMPERATURA COMO VARIABLE

Se considera a la temperatura como un valor que varia con el tiempo, por esta

razón se denomina variable, por este motivo se debe monitorear constantemente

y en tiempo real su valor instantáneo, existen distintos dispositivos que se

encargan de cuantificar la cantidad presente en un momento dado.

- 6 -

Matemáticamente una señal que varia con el tiempo, se representa como una

función matemática, que contiene información acerca de la naturaleza o

comportamiento de algún fenómeno, en nuestro caso la temperatura en función

del tiempo.

T(t)

t

5

1015

20

25

30

35

Grados Cº

Horas1 2 3 4 5 6 7 8 9

32ºC

Figura 1.2 Representación Gráfica de una Función de Temperatura, la temperatura

varia con respecto al tiempo se observa que la temperatura es de 32ºC al tiempo 5

horas.

El monitoreo de temperatura se basa en este concepto, es decir tomar valores

instantáneos para luego almacenarlos o procesarlos directamente, la toma de

valores mediante sensores se verá más adelante por lo tanto no es relevante

profundizar en esta sección.

1.2 SENSORES DE TEMPERATURA

Estos elementos se utilizan en todo tipo de procesos que se requiera la indicación

y/o control de la variable en discusión.

La conducción es la manera más común en los cuerpos sólidos, esta es la

transferencia de energía cinética entre las partículas del cuerpo cuando ellas

chocan, transfiriendo energía cinética de las moléculas con mayor temperatura a

las moléculas con menos temperatura.

- 7 -

Es importante conocer lo anterior puesto que como veremos más adelante el

contacto con la superficie a medir es la mejor forma para interpretar el valor de

la variable.

1.2.1 CONCEPTO

Toda industria que maneja procesos requiere cuantificar las cantidades, o dicho

de otra forma medir las variables envueltas en los procesos, la correcta

interpretación de las cantidades permitirá controlar el proceso, es decir tomar

decisiones futuras y acertar en el paso siguiente para lograr un objetivo.

La cuantificación de las cantidades se realiza a través de dispositivos que emiten

señales dependientes por lo general del cambio en la cantidad involucrada,

definiéndose entonces la señal como un estimulo externo o interno a un sistema

que condiciona su comportamiento.

Dicho lo anterior se aclara que un dispositivo capaz de emitir una señal, la cual

sea directa o indirectamente proporcional a la variación de temperatura, se

denomina “sensor de temperatura”.

Figura 1.3 Indicador de temperatura, el sensor (hélice bimetálica) responde

a los cambios de temperatura haciendo que se mueva la aguja.

(Fuente http://www.sapiensman.com/medicion_de_temperatura/index.htm)

- 8 -

1.2.2 CARACTERÍSTICAS

La mayoría de personas conocen un sensor de temperatura, cuando en el hospital

nos han tomado los signos vitales, o tal vez en un simple termómetro ambiental,

lo que conlleva a delimitar sobre que sensores enfocarnos, y sin mayor

preámbulo designar a los sensores electrónicos como principales de estudio

debido su amplia aplicación y facilidad de operación.

Un sensor de temperatura simple es un transductor que transforma la variable en

señal de medición eléctrica correspondiente, esta señal de voltaje o corriente

tienen una relación fija entre la variable medida y la señal de voltaje o de

corriente.

Las características principales se describen a continuación:

Rango de medida

Es el dominio sobre el cual la magnitud medida es posible interpretar con el

sensor. Ejemplo sensor con rango de medida entre - 50ºC y + 125 ºC

Precisión

Es el error de un valor tomado por el sensor, en relación con el valor real de la

variable. Ejemplo sensor con precisión +/- 0,5 ºC entre -10 ºC y + 70 ºC

Linealidad

Corresponde a un cambio en la variable, produce el mismo cambio en la señal de

salida del sensor.

Sensibilidad

Es una relación entre la variación de la magnitud de salida y la variación de la

magnitud de entrada.

Resolución

Mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse en la salida.

- 9 -

Respuesta

Puede ser un tiempo fijo o depender de cuanto varíe la magnitud a medir.

Es aconsejable que la precisión debe ser de un valor inferior a la resolución, pues

no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación

en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida.

1.2.2.1 Escalas de temperatura

La escala más común en nuestro país es la escala Celsius, la misma que toma las

propiedades del agua, como el punto de congelación 0º C y el punto de

ebullición a nivel del mar 100ºC.

La temperatura no tiene un límite superior, pero si tiene un límite inferior, es

decir que si tomamos un gas ideal y lo enfriamos, se puede contraer hasta tener

un volumen cero a la temperatura de -273.15ºC en este valor de temperatura en

la escala Celsius, la energía térmica del gas se suprime y es imposible reducir

más su energía térmica. Lo que trae como consecuencia que no puede existir una

temperatura menor a -273.15ºC. Esta temperatura recibe el nombre de cero

absoluto.

La escala de temperaturas que se basa en el cero absoluto se conoce como

Kelvin, en esta escala el punto cero 0ºK es el cero absoluto, el punto de

congelación del agua es de 273.15ºK, y el punto de ebullición del agua es

373.15ºK.

Existe otra escala de temperaturas llamada Fahrenheit. Esta escala usa mercurio

para medir la temperatura y señala el punto de congelación del agua a 32ºF y el

punto de ebullición en 212ºF.

1.2.3 TIPOS DE SENSORES

En la actualidad existen numerosos tipos de termómetros o sensores de

temperatura que pueden ser usados para diferentes aplicaciones.

- 10 -

Termómetros de vidrio

Estos termómetros son de dilatación, indican la temperatura como una diferencia

entre el coeficiente de dilatación del vidrio y del liquido empleado.

Los más comunes son: Mercurio (-37ºC, 315ºC), Mercurio con gas inerte (N2):

(-37ºC, 510ºC), Alcohol: hasta -62ºC, 100ºC. Con precisión de 1% del rango.

Figura 1.4 Termómetro de vidrio,

(Fuente: Documentos de la asignatura de Instrumentación,

Universidad Politécnica Salesiana)

Termómetros de bulbo

La variación de la temperatura produce la expansión o contracción del fluido lo

que deforma el recinto que lo contiene. La deformación es apreciada por un

muelle Bourdon y transmitida a un indicador o transmisor, su rango es de: (-

40ºC a +425ºC) y su precisión es 1%.

Figura 1.5 Termómetro de Bulbo,

(Fuente: Documentos de la asignatura de

Instrumentación, Universidad Politécnica Salesiana)

- 11 -

Termómetros de resistencia metálica

Su principio de funcionamiento se basa en el flujo de electrones a través de la

resistencia. Al variar la temperatura en el material resistivo, el flujo de

electrones varía. Es decir la resistencia presenta una variación con la

temperatura.

El elemento consiste, usualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del

conductor adecuado, bobinado entre capas de material aislante y protegido con

un revestimiento de vidrio o de cerámica.

Figura 1.6 Termómetro de resistencia metálica, a) termómetro ensamblado, b)

componentes

(Fuente: Documentos de la asignatura de Instrumentación, Universidad Politécnica Salesiana)

Las bobinas que llevan arrollado el hilo de resistencia, están encapsuladas y

situadas dentro de una vaina (acero inoxidable 304).

El material de estos sensores tiene que ser resistente a la corrosión y ambientes

hostiles, debe tener un comportamiento lineal, alta sensibilidad, fáciles de

fabricar y estables.

El platino aunque es el más caro, pero el mejor para estos sensores, posee un

rango de medición -200ºC a + 500ºC, con una precisión de 0,2%, con una

sensibilidad de 0,385 ohmios/ºC.

- 12 -

Existen muchos otros tipos de sensores, no obstante es irrelevante la descripción

de todos ellos, en la Tabla 1 se indican algunos tipos de termómetros usuales

junto a algunas de sus características más notables.

Elemento Sensor Rango [ºC] Precisión Ventajas Inconvenientes

Termómetro de vidrio -196ºC a +500ºC 1% Bajo precio, Simplicidad Larga vida

Frágil, Medida local (no control automático ni almacenamiento de valores)

Termómetro de bulbo -40ºC a 425ºC 1% Sin alimentación de energía Compacto

Voluminoso Montaje delicado Medida local

Termómetro Bimetálico 0ºC a 500ºC 1% Precio Robustez Medida local

T. de resistencia de platino -200ºC a +500ºC 0.2% Sensibilidad Precisión Respuesta rápida

Frágil Más caro que el termopar El propio calentamiento

Termistores 0ºC a +40ºC 0,01% Gran sensibilidad y precisión Respuesta rápida Pequeño tamaño Estable

No lineal Rango de aplicación limitado

Termopares T

Termopares J

Termopares K

Termopares R o S

Termopares W

-200ºC a +250ºC

0ºC a +750ºC

0ºC a +1.300ºC

0ºC a +1.600ºC

0ºC a +2.800ºC

2%

0.5%

1%

0.5%

1%

Pequeño tamaño Respuesta rápida Precio razonable

Afectados por corrosión Necesaria compensación de

soldadura fría

Pirómetros ópticos +50ºC a +6.000ºC 0.5% No contacto Buena repetibilidad

Elevado precio Difícil determinar Tª exacta

Pirómetros de radiación

total

+50ºC a +6.000ºC 0.5% No contacto Buena repetibilidad

Elevado precio Difícil determinar Tª exacta Lentitud de respuesta

Tabla 1.1 Tipos de Termómetros y sus características básicas

(Fuente: Documentos de la asignatura de Instrumentación, Universidad Politécnica Salesiana)

Para nuestro trabajo de investigación es ineludible profundizar en los sensores de

carácter electrónico que se dividen en dos grupos: analógicos y digitales.

1.2.3.1 Analógicos

Como se dijo anteriormente, la variable de temperatura que varia con el tiempo

nos da una función continua, un sensor analógico nos da una señal de voltaje que

varía en el tiempo y es proporcional al cambio de temperatura, entonces estamos

hablando de los ya mencionados transductores, estos son de dos tipos: PTC,

NTC y Termopares.

- 13 -

1.2.3.1.1 Sensores de temperatura NTC

Los Termistores NTC son resistencias que varían la resistividad conforme a la

temperatura, con un coeficiente de temperatura Negativo constituidas por un

cuerpo semiconductor cuyo coeficiente de temperatura sea elevado, es decir, su

conductividad crece muy rápidamente con la temperatura.

Figura 1.7 Termistores NTC

(Fuente:http://img.alibaba.com/photo/219527814/Resistor_NTC_Thermistors_MF

1_MF12_Compensation_NTC_Thermistors.jpg

Se emplean en su fabricación óxidos semiconductores de níquel, zinc, cobalto,

etc. La relación entre la resistencia y la temperatura no es lineal sino exponencial

(no cumple la ley de Ohm). Dicha relación cumple con la fórmula siguiente:

(1.1)

Donde A y B son constantes que dependen del resistor. La curva nos muestra esa

variación.

La característica tensión-intensidad (V/I) de un resistor NTC presenta un

carácter peculiar, ya que cuando las corrientes que lo atraviesan son pequeñas, el

consumo de potencia (R I2) será demasiado pequeño para registrar aumentos

apreciables de temperatura, o lo que es igual, descensos en su resistencia

óhmica; en esta parte de la característica la relación tensión-intensidad será

prácticamente lineal y en consecuencia cumplirá la ley de Ohm.

Si seg

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sufici

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- 14

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4 -

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- 15 -

Se puede aplicar estos termistores en casos en las que la corriente que circula por

ellos, no es capaz de producirles aumentos apreciables de temperatura y por

tanto la resistencia del termistor depende únicamente de la temperatura del

medio ambiente en que se encuentra.

También existen aplicaciones en las que su resistencia depende de las corrientes

que lo atraviesan y también se los puede aplicar en donde se aprovecha la inercia

térmica, es decir, el tiempo que tarda el termistor en calentarse o enfriarse

cuando se le somete a variaciones de tensión.

1.2.3.1.2 Sensores de temperatura PTC

Los Termistores PTC son resistencias que varían la resistividad conforme a la

temperatura, con un coeficiente de temperatura positivo y con un valor alto para

dicho coeficiente.

Figura 1.10 Fotografía de un Termistor PTC

(Fuente:http://www.tme.eu/katalog_pics/4/8/6/486d19b7b281b7db59c551

37fc0894ef/ra030-60.jpg)

Además de la aplicación como sensores de temperatura, se los utiliza también

como limitadores de corrientes, para desmagnetización y para protección contra

el recalentamiento de equipos como motores eléctricos.

Están fabricados con BaTiO3, utilizando métodos similares a los de preparación

de los NTC. Estos termistores tienen la limitación de que si la temperatura es

demasiado alta el PTC pierde sus propiedades y se comporta eventualmente

como

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- 17 -

En definitiva hay que establecer un margen de seguridad de temperatura para

asegurar que el termistor no conmute y se comporte de distinta forma a la que

debería.

1.2.3.1.3 Termopares

Este tipo de sensores de temperatura son los más utilizados industrialmente,

debido a su precisión y su rango de medida que supera los 100 ºC.

Un termopar o termocupla está constituido por dos metales de distinto material

unidos en un extremo, la unión es una soldadura generalmente, debido al efecto

“Seebeck2" se produce un voltaje pequeño proporcional a la temperatura si a la

unión de los metales se les aplica calor.

Figura 1.13 Termocupla tipo K Comportamiento voltaje vs temperatura.

Las termocuplas más utilizadas son de tipo K y de tipo J, las termocuplas tipo J se usan principalmente en la industria del plástico, y fundición de metales a bajas temperaturas (Zamac, Aluminio), la termocupla K se usa típicamente en fundición y hornos a temperaturas menores de 1300 °C, por ejemplo fundición de cobre y hornos de tratamientos térmicos. Las termocuplas R, S, B se usan casi exclusivamente en la industria siderúrgica (fundición de acero), finalmente la tipo T eran usadas hace algún tiempo en

2 El efecto Seebeck es una propiedad termoeléctrica descubierta en 1821 por el físico alemán Thomas Johann Seebeck

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0,39

7

1,20

3

2,02

2

2,85

0

3,68

1

4,50

8

5,32

7

6,13

7

6,93

9

7,73

7

8,53

7

9,34

1

10,151

10,969

11,793

12,623

13,456

14,292

15,132

Tempe

raturaC

Voltaje(mV)

TermocuplaTipoK

- 18 -

la industria de alimentos, pero han sido desplazadas en esta aplicación por los Pt100. 3

Se le conoce a la termocupla tipo K como Chromel-Alumel, donde el Chromel

es una aleación de aproximadamente 90% de níquel y 10% de cromo, el Alumel

es una aleación de 95% de níquel, más aluminio, silicio y manganeso.

En el Anexo B2 se muestra la Tabla completa de la termocupla tipo K en la cual

se especifica para cada grado centígrado con su voltaje correspondiente a la

salida del termopar.

1.2.3.2 Digitales

La creciente presencia de sistemas digitales para el tratamiento y presentación de

la información en los sistemas de medida y control, hace muy atractivos aquellos

sensores que ofrecen directamente a su salida una señal en forma digital, por la

simplificación que suponen en el acondicionamiento de señales y su mayor

inmunidad a las interferencias electromagnéticas en determinados casos.

Aunque la mayoría de dispositivos digitales parte de un transductor analógico

para luego procesar la señal y digitalizarla, en conjunto forma un sensor digital,

dicho conjunto toma el nombre de acondicionamiento de señal.

Acondicionamiento de Señal

Consiste en un elemento o elementos de un sistema de medida o control que

procesan la señal procedente de un transductor bien para adecuarla a un nuevo

formato, bien para mejorar su calidad.

El acondicionamiento puede ser de diversos tipos, puede ser tan solo una

amplificación, no obstante nos concentraremos en un acondicionamiento digital.

3 Empresa Industrias Guapán. Documentos de Instrumentación 2008

- 19 -

Figura 1.14 Acondicionamiento de una Señal Analógica, tomado de la materia

de instrumentación de la universidad Politécnica salesiana

(Fuente: Documentos de la asignatura de Instrumentación, Universidad

Politécnica Salesiana)

Acondicionamiento Digital

Dicho acondicionamiento nos permite tener menor incertidumbre (menor

influencia de ruidos, impedancias, etc.), y datos discretos en tiempo discreto.

La señal analógica tiene que ser quantizada por un proceso de conversión

analógico digital, el valor instantáneo o discreto será interpretado por una

secuencia de bits que estima el valor de la variable analógica.

También existe la posibilidad del uso de computadores para medida y control,

puesto que los valores que salen del sistema acondicionador digital es una

secuencia de bits permitiendo la posibilidad de implementar procesamientos más

complejos.

Hoy en día en el mercado existen encapsulados que hacen todo el proceso, y

únicamente debemos conocer la manera de operarlos.

DS1620

Es un sensor digital encapsulado sus características principales se tiene a

continuación.

- 20 -

No requiere componentes externos.

El voltaje de alimentación es de 2.7 a 5.5V.

El rango de medida es de -55ºC a +125ºC con incrementos de 0.5ºC,

también mide en grados Fahrenheit -67°F hasta +257°F con 0.9°F de

incremento.

La temperatura es leída con 9 bits de resolución.

Los datos son leídos por un bus serial.

DS1820

Es otro encapsulado de mayor uso en el mercado, sus características

primordiales son expuestas a continuación.

Solo tiene un pin de comunicación que maneja tecnología 1-Wire

No requiere componentes externos

Tiene un rango de medida de –55°C a +125°C en grados Celsius con

incrementos de 0.5°C. En escala Fahrenheit tiene un rango de medida de –

67°F a +257°F con incrementos de 0.9°F

La temperatura es leída con 9 bits de resolución

Debido a que este sensor se elige para el desarrollo de esta tesis, se detalla a

continuación acerca de la tecnología 1-wire, además los datos técnicos de este

sensor se encuentran en el Anexo B34.

1.3 TECNOLOGÍA 1-WIRE® Todos los dispositivos electrónicos deben ser manipulados de alguna forma,

como por ejemplo podemos citar a un reloj de tiempo real DS1307, que se

4 El Anexo B3 completo que contiene las hojas técnicas del DS18B20 se encuentra adjunto a esta tesis mediante un CD.

- 21 -

comunica a través de un bus serial, para este la comunicación con un

microcontrolador, dispone de tres pines llamados de lectura y escritura (SDA,

SCL y SQW/OUT), que permiten manejar a conveniencia los datos del

dispositivo, pues la tecnología 1-Wire® resume los pines de comunicación a uno

solo, y este basta y sobra para la manipulación de los dispositivos de este tipo.

Figura 1.15 Bus de comunicación 1-Wire

(Fuente: Tutorial en línea http://www.maxim-ic.com/products/1-

wire/flash/overview/index.cfm)

En resumidas cuentas la tecnología 1-wire® es un bus de comunicación,

desarrollado por la Dallas Semiconuctor Inc., que permite la comunicación serial

asincrónica entre un maestro y uno o varios dispositivos esclavos, por medio de

un único terminal de E/S de datos.

Comúnmente el maestro puede ser un microcontrolador. Los esclavos tienen una

dirección única que los identifica grabada en el ROM por su fabricante, lo cual

garantiza un direccionamiento estricto de los mismos.

El protocolo está conformado principalmente por un bus bidireccional, una red

de comunicación con protocolo tipo 1-wire, sugiere un maestro a los que se le

conectan los esclavos como la Figura 1.14, cada dispositivo esclavo tiene una

dirección única, lo que es importante para que no exista confusión en el bus.

La comunicación en el bus se hace por medio de Time-slots, el maestro inicia un

time-slot generando un pulso en bajo durante un tiempo determinado, así un 1

lógico se verá como un time-slot corto, y un 0 lógico se verá como un time-slot

largo, podemos apreciarlo en la siguiente Figura.

- 22 -

Figura 1.16 Time-slots de comunicación maestro esclavo



1.3.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Podemos destacar de estos dispositivos las características más relevantes:

La tensión de operación es amplia (CMOS/TTL) y permite rangos entre

2.8 hasta 6 Vdc.

La transmisión digital se realiza en forma bidireccional y en modo “Half

Duplex”.

La red posee un mecanismo de auto sincronización a través del llamado

“Reset”.

Toda la información es leída o escrita comenzando por el bit menos

significativo (LSB).

No se requiere del uso de una señal de reloj, ya que, cada dispositivo 1-

Wire® posee un oscilador interno que se sincroniza con el del maestro

cada vez que en la línea de datos aparezca un flanco de bajada.

La alimentación de los esclavos se puede hacer utilizando el voltaje propio

del BUS. Para ello, cada circuito esclavo posee un rectificador de media

onda y un capacitor, durante los períodos en los cuales no se efectúa

- 23 -

ninguna comunicación, la línea de datos se encuentra en estado alto debido

a la resistencia de “Pull Up”; en esa condición, el diodo entra en

conducción y carga al capacitor. Cuando el voltaje de la RED cae por

debajo de la tensión del capacitor, el diodo se polariza en inverso evitando

que el capacitor se descargue. La carga almacenada en el capacitor

alimentará al circuito esclavo.

Las redes de dispositivos 1-Wire® pueden tener fácilmente una longitud

desde 200 m y contener unos 100 dispositivos.

Todas las tensiones mayores que 2,2 Voltios son consideradas un (1)

lógico mientras que como un (0) lógico se interpreta cualquier voltaje

menor o igual a 0,8 V.

Figura 1.17 Configuración Maestro – esclavo, conexión de resistencia Pull up.

(Fuente: Tutorial en línea http://www.maxim-ic.com/products/1-wire/flash/overview/index.cfm)

La transferencia de información es a 16.3 Kbps en modo “Standard” y

hasta a 142 Kbps en modo “overdrive”.

Dentro de sus características principales también se encuentran sus ventajas

como podemos observar, pero estos dispositivos también tienes ciertas

desventajas como vemos a continuación:

- 24 -

Esta tecnología debido a que utiliza un solo hilo para transmisión de

datos la hace vulnerable a daños de segundas personas.

Además el único fabricante de estos dispositivos es Dallas

Semiconductor por lo que sus precios son un poco elevados.

Otra desventaja es que esta tecnología no está bien difundida y en la

actualidad muy pocas empresas la utilizan.

1.3.2 PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN

Este protocolo de comunicación se puede describir como una secuencia de

transacciones de información, la cual se desarrolla siguiendo los pasos

siguientes.

1 Inicialización.

2 Comandos y funciones de ROM

3 Comandos y funciones de control y memoria.

4 Transferencia de bytes ó datos.

1.3.2.1 Inicialización

Todas las comunicaciones en el bus 1-Wire® comienzan con una secuencia de

un pulso de Reset y Presencia. El pulso de Reset provee una forma limpia de

iniciar las comunicaciones, ya que, con él se sincronizan todos los dispositivos

esclavos presentes en el bus. Un Reset es un pulso que genera el maestro al

colocar la línea de datos en estado lógico bajo por unos 480 s. Esto se puede

observar a través de la Figura 1.17

- 25 -

0 V

+5 V

Pulso deRESET

Pulso dePresencia

Recup. Línea15- 60 us

Inactivo

Aprox480 us

Aprox60-240 us

Figura 1.18 Inicialización de la red 1-wire®. Pulso de Reset y Presencia



1.3.2.2 Comandos y funciones de ROM

Una vez que el Microcontrolador recibe el pulso de presencia de los dispositivos

esclavos, se puede enviar un comando de ROM. Los comandos de ROM son

comunes a todos los dispositivos 1-Wire® y se relacionan con la búsqueda,

lectura y utilización de la dirección de 64 bits “trama 1-wire” (Figura 1.18) que

identifica a esclavos. La Tabla 1.2, muestra los comandos de ROM utilizados

con los dispositivos 1-Wire®.

Figura 1.19 Trama 1-Wire

(Fuente: Datasheet de Dallas Semiconductor Maxim, DS18B20

Programmable Resolution1-WireDigital thermometer)

Comando Valor Acción

Read ROM $33 Lee la identificación de 64 bits del dispositivo.

Match ROM $55 Permite seleccionar a un dispositivo esclavo en particular

Skip ROM $CC Direcciona a un dispositivo sin necesidad de conocer su identificación.

Search ROM $F0 Lee los 64 bits de identificación de todos los dispositivos esclavos conectados.

Tabla 1.2 Comandos de ROM utilizados por los dispositivos 1-Wire®

- 26 -

Read ROM

Permite al maestro leer el código de 8 bits de la familia, los 48 bits de número de

serie y 8 bits CRC (total 64 bits). Este comando solo funciona si existe un solo

dispositivo, ya que de lo contrario ocurrirá una colisión de datos cuando todos

los esclavos transmitan al mismo tiempo.

Match ROM

Seguido de una identificación de 64 bits, este comando permite al maestro

direccionar a un dispositivo en específico cuando existe más de un esclavo. El

dispositivo que coincida con la identificación esperara por la instrucción

siguiente, mientras que el resto de los esclavos esperaran por el pulso de Reset.

Skip ROM

Permite direccionar de forma directa, sin la necesidad de enviar la identificación.

Este comando solo es utilizable cuando existe un solo esclavo, de lo contrario

ocurrirá una colisión de datos cuando todos respondan.

Search ROM

A través de este comando se puede leer los 64 bits de identificación de todos los

dispositivos esclavos conectados. Se utiliza un método de eliminación de 3 pasos

para distinguir cada dispositivo conectado. Estos pasos son: leer un bit, leer el

complemento del bit y entonces escribe el valor deseado de ese bit.

1.3.2.3 Comandos y funciones de control y memoria.

Son funciones propias del dispositivo 1-Wire®. Incluyen comandos para

leer/escribir en localidades de memoria, leer memorias de “scratchpad5”,

controlar el inicio de la conversión de un ADC, iniciar la medición de una

temperatura o manipular el estado de un bit de salida, entre otros. Cada

dispositivo define su propio conjunto de comandos.

1.3.2.4 Transferencia de datos

La lectura y escritura de datos en el bus 1-Wire® se hace por medio de “Slots”,

la generación de estos es responsabilidad del maestro. Cuando el maestro lee 5 La memoria scratchpad es de tipo SRAM con una porción tipo EEPROM.

- 27 -

información del bus, debe forzar la línea de datos a estado bajo durante al menos

1 s y esperar unos 15 s para entonces leer el estado de la misma. El estado

lógico de la línea en ese momento, estará determinado por el dispositivo esclavo.

La Figura 1.19, muestra el proceso de lectura de un “Slot” típico que produce un

microcontrolador PIC16F876 actuando como maestro 1- Wire®.

Al momento de efectuar la escritura de un bit en el bus ocurre algo similar, el

maestro produce un pulso de entre 1 s y 15 s de duración, para luego colocar

en el bus al bit que se desea transmitir. Este bit deberá permanecer en el bus al

menos 60 s.

Figura 1.20 Secuencia de lectura y escritura de bits en el bus 1-Wire®.



1.3.3 DETECCIÓN DE ERRORES

Cuando se transmite información en forma serial, es necesario verificar la

posible existencia de errores que pudieran ocurrir durante la comunicación.

Existen varios métodos para efectuar este chequeo. Uno de los más simples

consiste en añadir un bit extra a cada byte transmitido de modo que el número de

unos contenidos en el paquete de 9 bits siempre sea par o impar. Este

0 V

+5 V

El PIC escribe un 0aprox. 72 us

Esclavo1-wire

Lee la línea15-45us

Esclavo1-wire

Lee la línea15-45us

Recuperacionaprox. Bus

aprox.8 us

El PIC escribe un 1aprox. 72 us

- 28 -

procedimiento se le conoce como verificación de paridad y permite encontrar

errores que ocurren en un bit, pero no es confiable cuando cambia más de un bit

dentro del byte.

Uno de los mecanismos de detección de errores más eficientes es el Chequeo de

redundancia Cíclica (del inglés Cyclic redundancy Check) conocido por sus

iniciales CRC. El CRC de un conjunto de datos, es un número de cierta cantidad

de bits que contiene el resultado de la aplicación de una expresión matemática al

mencionado conjunto de datos. Así, si el CRC es de 4 bits se denominará CRC4,

si es de 8 bits se llamará CRC8, si es de 16 bits será CRC16, etc.

El algoritmo utilizado para el cálculo de CRC de Dallas Semiconductor (DOW

CRC), Figura 1.20, cuyo resultado se incluye en la identificación de los

dispositivos 1-Wire. Este CRC es de 8 bits y se calcula introduciendo los

primeros 56 bits, correspondientes al serial del dispositivo y el código de la

familia a la que pertenece el dispositivo. Los errores detectables por el CRC8

implementado por Dallas Semiconductors son:

Cualquier número impar de errores sobre los 64 bits transmitidos.

Todos los errores de dos bits que se presenten en la ID de 64 bits.

Cualquier grupo de errores de hasta 8 bits incorrectos.

La gran mayoría de los errores de más de 8 bits incorrectos.

El cálculo del CRC8 puede hacerse de varias formas. La primera de ellas es

evidentemente por hardware, siguiendo el esquema de la Figura 1.16(anterior).

Cuando se implementa por software, una forma simple de hacerlo, es por medio

de una Tabla de 256 bytes, la cual, es llamada repetidas veces a medida que se

introducen los bytes hasta obtener el valor definitivo del CRC. Este método es

muy sencillo, pero presenta el inconveniente de requerir el uso de 256 bytes de

la memoria del microcontrolador (maestro).

- 29 -

1STSTAGE

2NDSTAGE

3RDSTAGE

4THSTAGE

5THSTAGE

6THSTAGE

7THSTAGE

8THSTAGE

Input DataX0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8

Polynomial = X8+X5+X4+1

Figura 1.21 Algoritmo para el cálculo del CRC8 utilizado por Dallas SemiconductorTM.


1.3.4 PROGRAMACIÓN

Para programar dispositivos 1-Wirese puede utilizar varios programas que

existen en el mercado, desde un punto de vista óptimo se debe escoger un

lenguaje de programación simple y eficaz; por citar nada mas uno de estos

programas que se utilizan para 1-Wirepodemos mencionar a BASCOM-AVR6

que utiliza un lenguajes de alto nivel razón por la cual es sencillo crear

programas, para 1-Wireel BASCOM-AVR utiliza las siguientes sentencias:

1WWRITE

1WREAD

1WRESET

1WIRECOUNT

1WSEARCHFIRST

1WSEARCHNEXT

La programación utilizada en nuestro caso será la del programa PicBasic el cual

cuenta con líneas de código propias para controlar dispositivos 1-wire, además

brinda una ventaja mayor pues nos permite manejar las variables de una manera

más cómoda y rápida, PicBasic utiliza las siguientes sentencias:

6 Compilador BASIC de MCS-Electronic.

- 30 -

OWIN

OWOUT

En el capítulo siguiente se detalla el programa desarrollado para el manejo de los

sensores, adquisición de los datos, comunicación con la PC, etc.

1.3.5 MODO PARÁSITO

El DS18B20 puede ser alimentado por un suministro externo VDD, o puede

funcionar en "modo de parásito" dicho modo, permite al DS18B20 funcionar sin

un suministro local externo.

La Figura 1.21 muestra el circuito de control para el modo parásito del

DS18B20, que "roba" la energía del bus 1-Wireel nodo de DQ cuando el bus

esta en alto. El condensador CPP se carga en este estado para proporcionar

energía cuando el voltaje en el bus esta en bajo. Cuando el DS18B20 es usado

en el modo parásito, el valor de VDD debe ser unido a tierra.

uP

DS18B20GND DQ VDD

Hacia otrosdispositivos 1-wire

Bus 1-Wire

VPU

VPU

4.7K

Figura 1.22 Forma de conectar en modo parasito, sin fuente externa



En el modo parásito, el bus 1-Wirey el condensador CPP pueden proporcionar la

corriente suficiente al DS18B20 para la mayor parte de operaciones. Sin

embargo, cuando el DS18B20 realiza conversiones de temperaturas o copia

datos de la memoria EEPROM, la corriente de operaciones puede ser tan alta

como 1.5mA. Esta corriente puede causar un nivel de voltaje inaceptable a

- 31 -

través de la resistencia pull up. Para asegurar que el DS18B20 tiene la corriente

de suministro suficiente, es necesario proporcionar una resistencia pull up

grande sobre el bus 1-Wire. Esto se puede hacer usando un MOSFET como se

muestra en la Figura 1.21.

El DS18B20 también puede ser alimentado por el método convencional de

conectar una fuente de energía externa VDD, como se muestra en la Figura

mostrado en la Figura 1.22. La ventaja de este método consiste en que no

requieren el MOSFET pull up, y el bus queda libre de llevar otro tráfico durante

el tiempo de conversión de temperaturas.

uP

DS18B20GND DQ VDD

Hacia otrosdispositivos 1-wire

Bus 1-Wire

VDD

VPU

4.7K

Fuente externa

Figura 1.23 Forma de conectar el DS18B20 con fuente externa.



No se recomienda el empleo de modo parásito para temperaturas por encima de

+100°C ya que el DS18B20 no puede ser capaz de sostener comunicaciones

debido a las corrientes de escape más altas que pueden existir en estas

temperaturas.

1.3.6 CONFIGURACIÓN DE CONEXIÓN

Lo principal que debemos saber para conectar un dispositivo esclavo 1-Wire®,

es que poseen un único pin de datos de tipo “open drain”, por tal motivo es

- 32 -

necesario la conexión de una resistencia de “Pull Up” anclada a +5VDC

(nominal).

MaestroEsclavo1-wire

5 VCC

2K

Figura 1.24 Conexión de dispositivos 1-Wire® al puerto de un maestro que puede

ser un microcontrolador (PIC)


En la práctica, se puede utilizar cualquier pin de entrada – salida del

microcontrolador- para efectuar la conexión a dispositivos esclavos 1-Wire. La

resistencia de “Pull Up” generalmente es de valor 2K.

1.3.6.1 Topologías de conexión entre dispositivos

Existen diferentes topologías de interconexión entre dispositivos en una red 1-

Wirecomo lo son:

Exclusiva.

También denominada 1:1, es la más simple de todas, se permite en este tipo

de topología la conexión sólo de un dispositivo maestro con un dispositivo

esclavo.

Lineal y Ramificada

Extienden el alcance de la red 1-Wirehasta una distancia de aproximada de

200 metros. En ellas, los dispositivos esclavos pueden interconectarse en

forma secuencial y/o a través de ramificaciones.

- 33 -

Estrella

En la práctica es la más utilizada, permite la conexión de ramas a través de

un punto común denominado nodo de conexión, sin embargo, esta topología

limita la cantidad de dispositivos esclavos en comparación con las

anteriores, ya que, incrementa la capacitancia equivalente en el punto

central de conexión al estar las ramas conectadas en paralelo.

Maestro

Maestro

Maestro

Maestro

Exclusiva

Lineal

Ramificada

Estrella

Figura 1.25 Topologías de conexión de esclavos con el maestro


1.3.7 POSIBLES DISPOSITIVOS 1-WIRE

La tecnología 1-Wirecomo hemos venido viendo brinda muchas facilidades para

su comunicación y también una amplia gama de sensores con los cuales

podamos cantar para trabajar fácilmente en las áreas que necesitemos, en la

página web www.maxim-ic.com la cual es la fabricante directa de todos los

dispositivos 1-Wirevamos a encontrar todos los sensores disponibles. Algunos

de estos son:

- 34 -

Dispositivos de Memoria 1-Wire: EPROM, EEPROM memoria sólo de

lectura. Cables para medir la Temperatura e Interruptores de temperaturas.

Productos de Interfaz 1-Wire.

Convertidor de 4 canales "Analógico a Digital".

Control de entrada y salida del trabajo (Cronometrajes) y Relojes en

Tiempo Real. Protectores de Batería, Selectores, y Monitores.

Equipos de Evaluación 1-Wire.

Para poner un ejemplo práctico de una de las aplicaciones más interesantes es la

construcción de una Estación Meteorológica a base de tecnología 1-Wirees decir

todos los sensores ocupados se basan en 1-Wire (Temperatura, Humedad,

Velocidad del Viento, Precipitación, etc).

1.3.8 SENSOR DE TEMPERATURA DS18B20

El DS18B207 es un sensor de temperatura con tecnología de bus 1-

Wirefabricado por Dallas semiconductor, como se ha hablado anteriormente

posee características de medición de temperatura, su configuración sencilla por

no necesitar ningún otro elemento adicional para la comunicación con el PIC.

Cabe mencionar que es un sensor digital, este realiza todo el proceso de

acondicionamiento de la señal para otorgarnos un código binario que al ser leído

por el maestro se interpreta como un valor de temperatura.

Sus características generales se describen a continuación:

- Su rango de medición es de -55ºC a 125ºC

- Posee un error en la medición de 0.5 ºC

- El código binario de lectura es de 9 o 12 bits

7 Los datos completos del sensor se encuentra en su hoja técnica adjunto como Anexo B3.

- 35 -

- La toma de una lectura y traducirla a una palabra en binario utilizando 12

bits toma 750 ms.

- Su alimentación se puede hacer desde 3 V a 5.5V.

Figura 1.26 Configuración de pines en el sensor de temperatura DS18B20 de tecnología 1- wire

(Fuente: Hoja Técnica de Dallas Semiconductor Maxim, DS18B20 Programmable Resolution1-WireDigital thermometer)

Cada DS18B20 tiene un único código serial de 64 bits, lo que lo hace funcional

para trabajar con otros dispositivos DS18B20 al mismo tiempo y en el mismo

bus.

La descripción de los pines se ve a continuación:

PIN NOMBRE FUNCION

3 VDD VDD Opcional, debe estar conectada a GND para operar en modo parasito

2 DQ Entrada/salida de datos. (Open Drain) pin de interface 1-wire, también provee

alimentación a si mismo cuando es usado en modo parasito.

1 GND Tierra

Tabla 1.3 Descripción de Pines del Sensor DS18B20

(Fuente: Hoja Técnica de Dallas Semiconductor Maxim, DS18B20 Programmable

Resolution1-WireDigital thermometer)

- 36 -

El diagrama de bloques que se muestra a continuación corresponde a un sensor

DS18B20 respectivamente, se describe cada bloque a continuación:

- El bloque denominado 64-bit ROM provee el código único para cada

dispositivo 1-wire.

- El scratchpad memory contiene el registro de 2 bytes de temperatura que

provee la salida digital del sensor. También provee acceso hacia los

registros de las alarmas de alto y bajo respectivamente (TH y TL “Byte 2 -

3”) y también el registro de configuración respectivamente “Byte 4”,

todos los registros son de 1 Byte.

Temperature LSB (50h)Temperature MSB (05h)TH Register or User Byte 1*

BYTE 0

TL Register or User Byte 2*Configuration Register*Reserved (FFh)ReservedReserved (10h)CRC*

*Power-up state depends on value(s) stored in EEPROM

TH Register or User Byte 1*TL Register or User Byte 2*Configuration Register

BYTE 1

BYTE 2

BYTE 3

BYTE 4

BYTE 5

BYTE 6

BYTE 7

BYTE 8

SCRATCHPAD(POWER-UP STATE)

EEPROM85 ºC

Figura 1.27 Estructura Interna de la memoria scratchpad (Fuente: Hoja Técnica de Dallas

Semiconductor Maxim, DS18B20 Programmable Resolution1-WireDigital thermometer)

- El registro de configuración permite al usuario setear la resolución, es

decir si la temperatura va a ser leída por 9, 10, 11 o 12 bits. Los TH y TL

y el registro de configuración no son volátiles (EEPROM), así que

retendrán las configuraciones cuando el dispositivo este apagado.

- 37 -

Figura 1.28 Configuración de pines en el sensor de temperatura DS18B20 de tecnología 1-

wire (Fuente: datasheet de Dallas Semiconductor Maxim, DS18B20 Programmable Resolution1-WireDigital thermometer)

La información acertada sobre la tecnología 1-Wirenos abre camino para el

manejo de estos dispositivos.

1.4 NORMA INEN PARA EL TRIEDRO

En este punto queremos recalcar que la información tomada es de la normativa de

la INEN para los productores de cocinas y refrigeradoras, nos hemos centrado

solo en el punto señalado (9.3.5) ya que este se centra en nuestro proyecto y los

ensayos que deben ser realizados para poder cumplir con los parámetros de la

norma.

Toda la normativa menciona se encuentra como ANEXO B1 a esta tesis, además

en este Anexo se encuentran los planos con las medidas originales del triedro

construido por nosotros.

- 38 -

CAPITULO II: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA

2.1DISEÑO ELECTRÓNICO DEL SISTEMA En todo campo, sin necesidad del tipo de proyecto a empezar, se necesita una

planificación estratégica detallada para optimizar los recursos y evitar en lo

posible las fallas que pueden provocar problemas como: cuellos de botella,

deficiencia del presupuesto, dimensionamiento, y en el peor de los casos el

rediseño total.

Empezaremos por desglosar en partes totalmente separadas nuestro objetivo

principal, que es el triedro electrónico según la norma INEN para monitoreo de

temperatura, queda claro que se realizara por partes para después concatenar las

mismas sin descuidar su coherencia.

Organizamos entonces en partes separadas para el diseño y posterior

construcción del sistema:

- Tarjeta electrónica.- Circuito electrónico principal que controla los

sensores del triedro.

- Triedro de madera.- Armazón de madera que contiene tres caras

(lateral, posterior e inferior) y que en ella se colocan los sensores.

- Software de interfaz.- Es un programa virtual en un PC que hace la

interfaz gráfica de el usuario con la tarjeta electrónica, además de la

comunicación en nuestro caso USB.

Figura 2.1 Partes principales del sistema electrónico

- 39 -

2.1.1 DISEÑO DEL CIRCUITO

Como sabemos la placa electrónica es el cerebro, o la parte más importante del

sistema, iniciaremos con el diseño de la misma, normalmente recibe el nombre

de Mainboard o tarjeta madre8, puesto que esta hace el manejo de los sensores y

realiza la interfaz usuario – maquina, los demás componentes reciben el nombre

de periféricos de entrada y salida para la manipulación de la tarjeta, además que

la tarjeta electrónica sirve de vinculo entre los periféricos de entrada, que son

cada uno de los sensores de temperatura, y la PC que servirá como periférico

principal de salida.

Es necesario también mencionar que se realizará primero el montaje de

componentes en el tablero para proyectos, en el que probaremos el diseño básico

y en base a este circuito se realizan pruebas de funcionamiento, puesto que es de

montaje rápido y se podrán realizar modificaciones o incremento de

componentes de manera fácil.

2.1.1.1 Diagrama de bloques

Se parte realizado un esquema en el que se detallan por medio de bloques el

funcionamiento de la tarjeta electrónica, especificando el funcionamiento del

circuito global.

Figura 2.2 Diagrama de Bloques de la Tarjeta electrónica

8 En nuestro caso no la llamaremos Mainboard o tarjeta madre sino simplemente tarjeta electrónica.

- 40 -

En la Figura 2.2 se aprecia los detalles globales del circuito electrónico principal,

principalmente tenemos un microcontrolador (PIC) al cual se conectan los

sensores digitales DS18B20, además de una termocupla analógica para el

monitoreo de temperatura del horno.

Los sensores serán interpretados en el microcontrolador, y los pondrá en los

buffers de salida para enviarlos a la PC vía USB, el LCD grafico sirve para

visualizar datos como menú principal, lectura de sensores, o cambio de uno de

ellos, etc. Además tenemos una memoria a la que el PIC puede tener acceso y

tomar datos en ella guardados, posteriormente explicaremos la función específica

de la memoria en el circuito.

2.1.1.2 Diagrama esquemático y montaje en el tablero para proyectos

Una vez teniendo claro las funciones específicas del circuito podemos realizar un

esquema principal del circuito con los componentes a utilizar, de tal forma que

podremos implementarlo primero en un tablero para proyectos y posteriormente

realizar el ruteado de la placa impresa. El diagrama esquemático del circuito de la

tarjeta electrónica se encuentra en el Anexo B4.

Este esquema es nuestro centro de pruebas, procedemos entonces a montar los

componentes sobre el tablero para proyectos para luego realizar las

programaciones y realizar las pruebas de funcionamiento.

Figura 2.3 Circuito de pruebas montado sobre el tablero para

proyectos “Tarjeta electrónica”

- 41 -

2.1.2 MULTIPLEXACIÓN DE LOS SENSORES.

Como vimos en el diagrama de bloques de la Figura 2.2, y teniendo en cuenta

que la totalidad de sensores son 295, debemos seccionar en tres zonas

principales que son las caras del triedro, correspondiendo 70 en la cara lateral,

162 en la cara posterior y 63 en la cara inferior. Este seccionamiento se realizo

en acuerdo a las medidas físicas de las caras y coordinando con la norma INEN

que nos da la distribución sobre las superficies.

La ventaja de la tecnología del bus 1-Wirees que soporta múltiples sensores en el

mismo bus, lo que nos facilita las conexiones, no obstante el fabricante propone

que el bus debe estar en optimas condiciones para colgar al mismo hasta 200

sensores, sin embargo mediante las pruebas de laboratorio y experiencias se opto

por colgar en un bus un máximo de 24 sensores, esta eficiencia se debe a que las

conexiones son realizadas con cable de cobre tipo FTP de 4 pares CAT5e y con

soldadura de estaño, al fin y al cabo es muy ventajoso controlar grupos de

sensores de hasta 24 por bus.

La disposición de los sensores por cara del triedro se encuentra en la Tabla 2.1,

se destaca que no todos los buses poseen la misma cantidad de sensores, puesto

que el número de sensores por cara no permite realizar una distribución

equitativa, pero se realizo de forma aproximada.

Numero de Bus Sensores por bus Cara 1 24 Lateral 2 23 Lateral 3 23 Lateral 4 23 Posterior 5 23 Posterior 6 23 Posterior 7 23 Posterior 8 23 Posterior 9 23 Posterior 10 24 Posterior 11 21 Inferior 12 21 Inferior 13 21 Inferior

Tabla 2.1 Grupos y Subgrupos de sensores para la distribución

equitativa en el bus 1-Wire

- 42 -

Previamente los sensores deben ser identificados, es decir que mediante un

programa previo se realizó la identificación de los mismos, el código de

identificación de cada sensor es único y será colocado en la memoria, teniendo

en cuenta la posición en la que se coloca el código del sensor dentro de la

memoria y la posición física del sensor en el triedro.

Hay que recalcar que no se multiplexa los sensores mediante un integrado

específico y destinado para tal tarea, el PIC recibe los datos de los sensores

dispuestos en los diferentes grupos y es el mismo que se encarga de leer grupo a

grupo y de sensor a sensor en forma ordenada los datos para luego transmitirlos

hacia un PC.

2.1.2.1 Programa de identificación de sensores

Absolutamente todos los sensores deben ser identificados y su código único debe

ser colocado en una memoria EEPROM, en el Programa principal el

microcontrolador accederá a la memoria para tomar el código de cada sensor y

mandar la orden por el bus de lectura y únicamente responderá el sensor cuyo

código coincida.

En fin necesitamos un programa previo solo para la lectura de códigos de los

sensores y a su vez guardarlos en orden numérico dentro de la memoria

EEPROM. Cabe mencionar que el orden numérico dentro de la memoria es

importante también fuera de ella, puesto que cada sensor es único, entonces

también el orden se conservara en cada cara del triedro.

Figura 2.4 Sensores Ordenados según la cara, después de

haber leído su código y guardado en la memoria EEPROM

- 43 -

En las siguientes Figuras se describe el proceso para identificar el código único

de cada sensor.

Figura 2.5 Extracción del código de cada sensor.

a.- Tarjeta provisional con el programa para extraer el código de

los sensores

b.- Colocamos el sensor deseado para extraer su código.

c.- cuando este todo listo pulsamos para grabar en la memoria

d.- El LCD muestra el código del sensor.

- 44 -

2.1.3 IMPLEMENTACIÓN DE LA TERMOCUPLA Las termocuplas proveen un bajo nivel de voltaje que es directamente

proporcional a la temperatura que rodea el termopar, es por esto que se necesita

amplificarlo, sin embargo no se pueden emplear amplificadores normales, se

necesita emplear amplificadores de instrumentación que en el mercado además

de ser difíciles de conseguir son costosos.

El principal problema para implementar la termocupla es que un amplificador

normal no responde correctamente a voltajes muy bajos, la termocupla tipo K

nos da variaciones de mV para una gran variación de grados centígrados, en si

los amplificadores responden, pero no con la ganancia calculada, por esta razón

no podemos establecer una relación voltaje de ingreso versus el voltaje de salida

para tener una ganancia constante ya que la misma se incrementa acorde la

temperatura se incrementa. Indagando y experimentando con múltiples circuitos de amplificación,

principalmente empleando operacionales, se observo un circuito sencillo

“amplificador no inversor” este amplificador respondía de manera moderada al

incremento de temperatura, es decir que a medida que se incrementa la

temperatura la ganancia del amplificador también lo hace, aunque no llega al

valor calculado, mantiene un patrón de incremento constante. Lo que nos da

ideas para implementar de forma segura este sensor.

2.1.3.1 Circuito Amplificador y Conversión Analógica Digital

El circuito a emplear es el amplificador no inversor utilizando el LM358N

filtrando la entrada de la termocupla, el amplificador alimentado con 5 VDC nos

da un voltaje máximo de saturación de 3,8V aproximadamente, los mismos que

ingresados al conversor analógico digital del microcontrolador, utilizando 5

voltios de referencia y 8 bits para la conversión, nos da 188 niveles. El diagrama

esquemático del amplificador se encuentra en el Anexo B4.

- 45 -

2.1.3.2 Interpretación de datos

Procedemos a realizar una Tabla en la cual se expresen los valores de

temperatura correspondientes a cada nivel interpretado por el microcontrolador.

Figura 2.6 Toma de valores medidos, en el LCD esta el nivel del microcontrolador, a

la derecha el voltaje y temperatura correspondientes a la termocupla

Se opta por subir progresivamente la temperatura y tomar valores

instantáneamente de las lecturas del nivel del microcontrolador y del voltaje real

en la termocupla que al final de cuentas es el valor real de temperatura. Para tomar los valores mencionados anteriormente se realizan pruebas de

medición, subiendo la temperatura progresivamente y tomando valores mediante

fotografías y así procesarlas después exhaustivamente para realizar una Tabla.

Las Tablas completas para la interpretación de datos de la termocupla se

encuentran en el Anexo B5.

Con el software de LabVIEW podemos realizar una programación para la

interpretación de los niveles propuestos por el microcontrolador. Ya que tenemos

una Tabla con los valores correspondientes de temperatura según cada nivel,

realizamos que el programa identifique a cada nivel como un valor de

temperatura. Y en el mismo podemos realizar una contrastación en caso de algún

desajuste con la realidad.

- 46 -

Grados Vo(mV) Nivel

25 3 028 2,9 132 2,9 237 2,9 349 86 458 161 864 205 1079 304 1680 353 1886 396 2094 465 24

103 534 27109 586 30122 695 35131 771 39135 801 41139 832 42142 861 44146 892 45

Tabla 2.2 Fragmento de la Tabla de valores nivel/temperatura para

la implementación de la termocupla

Con los valores obtenidos de las experiencias podemos realizar una gráfica de la

respuesta de la termocupla implementada.

Figura 2.7 Incremento de temperatura por nivel en el Microcontrolador

2.1.4 PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR.

Siguiendo la estructura básica de las funciones que se explicaron en el diagrama

de bloques de la Figura 2.2, se desarrolla el programa para el microcontrolador,

0

100

200

300

400

500

600

0 16 39 50 59 68 75 80 89 95 102

109

116

122

129

136

143

150

157

164

171

178

185

Tempe

raturaC

NivelpresentadoporelMicroprocesador

SensoranalogicodeTemperaturaimplementado(termopar)

TermocuplatipoK

- 47 -

el lenguaje utilizado para la adaptación del mismo es el denominado PIC BASIC

PRO, no hace falta entrar en detalles acerca del software, más bien es necesario

ir detallando en bloques el funcionamiento del programa dentro del

microcontrolador o PIC.

El programa principal presenta dos opciones ó modos de funcionamiento, uno

para reemplazar un sensor en caso de avería y otro para el monitoreo, el cual es

el modo principal. Explicaremos los dos caminos que toma nuestro programa:

2.1.4.1 Monitoreo

Este camino es el estándar de funcionamiento.

Inicialización USB

Aquí se configura todo lo necesario para una comunicación mediante el Bus

USB, habilitación de los buffers.

Lectura de dirección en memoria I2C

Se lee la dirección de la memoria para ubicar al sensor a medir según la

numeración, en la memoria I2C se encuentran almacenadas todas las direcciones

ROM de los sensores montados en el triedro.

Selección de PIN según Grupo

El sensor está identificado dentro de un grupo según la numeración de este,

corresponde ahora seleccionar al grupo que contiene al sensor en cuestión.

Selección de sensor según código ROM

Como se tiene ya la numeración del sensor (código propio guardado en la

memoria) se envía un comando de coincidencia de código hacia el bus de la red

1-Wire del triedro, responderá únicamente el sensor que coincida de todo el

grupo conectado.

Inicio de lectura de Temperatura en sensor

Se envía un comando de inicio de conversión y lectura de temperatura. El

sensor responderá con la temperatura que esta monitoreando.

- 48 -

Lectura de temperatura en el pin seleccionado 2 bytes

El microcontrolador envía un comando de lectura de los dos bytes que contienen

la temperatura en formato digital con resolución de 12 bits y los guarda en la

memoria del mismo.

Cálculo de la temperatura con los 2 bytes leídos

Con los 2 bytes obtenidos del sensor se procede a realizar el cálculo de la parte

entera y decimal del valor de temperatura medido, esto dentro del

microcontrolador.

Inicio Conversión sensor analógico

Se configura el conversor analógico interno del microcontrolador, utilizando 8

bits para la conversión y utilizando 5 voltios de referencia. El microcontrolador

inicia la conversión analógico/digital.

Lectura de la temperatura del sensor analógico

Terminada la conversión, se guarda el dato digital en una variable local del

controlador. Este dato no es más que un código binario de 8 bits.

Carga de buffer USB con los valores de Temperatura

Como tenemos un código binario, se necesita enviar por los buffers USB los

datos de la temperatura del sensor hacia el PC, para lo cual se carga directamente

la parte entera, y se calculan las unidades, decenas y centenas de la parte decimal

de la temperatura medida, recordando que utilizamos una resolución de 12 bits.

Teniendo ya listos los datos de la temperatura del sensor digital y analógico se

necesita enviarlos hacia la PC, se coloca cada uno de ellos desde el buffer 0

hasta el 3, además se envían números de identificación del sensor que se está

enviando.

2.1.4.2 Reemplazo de sensor

Este camino es para dar mantenimiento al triedro y nos sirve para reemplazar un

sensor averiado.

- 49 -

Tiempo

Se mantiene pulsado P2, el programa espera un lapso de tiempo para confirmar

que continúa presionado, esto es alrededor de 3 segundos, esto se realiza para

evitar que se active esta función por accidente pulsando una sola vez P2. Confirmación

Se muestra en pantalla una solicitud de confirmación de que se desea reemplazar

el sensor, por si acaso se activó por error esta función.

Reemplace el conector

Aparece un mensaje en el LCD que menciona que cambie el conector DB25 por

uno especialmente construido para el cambio de sensores, que debe contener el

nuevo sensor a ser colocado.

Incremento del número de sensor

Utilizando P1, se puede seleccionar el sensor a cambiar, ubicándolo por su

número de posición en la cara del triedro, P1 hace que se incremente el valor, se

debe elegir el averiado.

Aceptar

La pantalla le mostrará que presione P2 si quiere aceptar el cambio de ese

sensor, para lo cual debe estar colocado ya el sensor nuevo sobre el conector de

cambio, hay que tomar en cuenta que en el conector de cambio se muestra como

hay que conectar el sensor a reemplazar.

Lectura de código

Se lee el código del sensor nuevo y se lo traslada a la memoria I2C que contiene

el resto de códigos ROM, colocándolo en la misma dirección del sensor averiado

así no se afectan los demás sensores.

Sensor Grabado

Una vez hecho lo anterior, el programa da la pauta para iniciar de nuevo la

adquisición de temperaturas o reemplazo de sensores.

- 50 -

El código del programa completo realizado en PICBASIC PRO se adjunta como

Anexo B6.

Monitoreo

Inicialización USB

Lectura de dirección en memoria I2C

Selección de Pin de lectura según grupo

Selección de sensor según dirección ROM

Inicio de lectura de Temperatura en sensor

Lectura de temperatura en el pin seleccionado 2 bytes

Cálculo de la temperatura con los 2 bytes leidos

Inicio Conversión sensor analógico

Lectura de la temperatura del sensor analógico

Carga de buffer USB con los valores de Temperatura

Transmisión a la PC vía USB

Incremento de índice i

i=295no

si

Cambio Sensor

Tiempono

si

Confirmación

no

si

Reemplace el conector

Incremento del número de sensor

Aceptar

Lectura de código

Sensor Grabado

INICIO

FIN

Figura 2.8 Diagrama de bloques del programa dentro del microcontrolador.

- 51 -

2.1.5 PROGRAMACIÓN PARA COMUNICACIÓN CON LA PC

En este punto tenemos que enfatizar que el programa inicial del

microcontrolador con el que trabajamos para realizar las pruebas de inicio de

proyecto no tenía comunicación USB, las pruebas las realizábamos con

comunicación SERIAL es por eso que en este punto detallamos los pasos a

seguir para crear un comunicación PIC-PC vía USB con PICBasic Pro.

El programa utilizado para la programación del microcontrolador es:

MicroCode Studio Plus - PICBASIC PRO

Fabricante: Mecanique

Versión: 2.3.0.0

Versión del compilador: 2.46

Este programa posee grandes facilidades para poder programar de una manera

rápida y sencilla, lamentablemente no posee un comando para llevar los datos

del PIC hasta el puerto USB directamente como lo es con el puerto serial

(SERIN y SEROUT), para ello este programa necesita una ayuda extra llamada

EasyHID.

El EasyHID es un programa creado por Mecanique para proveer una solución

simple a los problemas que un programador tiene el momento de crear una

comunicación con la PC desde un dispositivo USB.

- 52 -

Figura 2.9 Ventana de introducción del EasyHID

(Fuente programa EasHID Wizard de Mecanique)

El EasyHID es usado para generar automáticamente 2 programas de plantilla, el

primer programa es usado sobre nuestra PC (the host software) y el segundo

programa es usado sobre nuestro dispositivo (the device software), permite una

comunicación bidireccional aunque no explota todas las ventajas del USB 2.0

con el cual está diseñado trabajar, además hay que recalcar que solo trabaja bajo

Windows XP.

Después de haber instalado el EasyHID en nuestra PC, lo localizamos en

Inicio>Todos los Programas>EasyHID e ingresamos en el programa, en la

Figura 2.9 vemos la pantalla con la cual trabajaremos a continuación.

En esta pantalla podremos cambiar o ingresar el nombre de la Compañía, del

Producto y un número de serie de ser necesario, para luego pulsar Next.

En el siguiente paso encontraremos una ventana (Figura 2.10) con Vendor ID y

Product ID cuyos códigos no los reemplazaremos pues son únicos para cada

dispositivo, luego pulsamos Next.

- 53 -

Figura 2.10 Paso dos del EasyHID


En la siguiente ventana (Figura 2.11) encontramos la entrada y salida de sondeo

que es un tiempo en milisegundos que la PC y el dispositivo USB necesitan para

enviar y recibir los datos; además existe la opción de incrementar o disminuir la

corriente del Bus.

En la parte inferior de la ventana nos encontramos con el número de Buffer de

ingreso y salida pudiendo escoger un máximo de 64 buffer, en nuestro caso

todas las opciones las dejamos como están por defecto. Pulsamos Next.

Figura 2.11 Paso tres del EasyHID


- 54 -

La siguiente ventana que nos muestra, es la que se encuentra en la Figura 2.12,

en esta tenemos que cambiar si es necesario el Nombre del Proyecto, la

localización del archivo con el nombre que escogimos.

En la Parte de USB Device Compiler podemos escoger el compilador entre

PICBasic PRO y Proton, y el microcontolador que vayamos a utilizar.

Y por último en la parte Aplication Compiler permite escoger entre Borland

Delphi 5.0, Microsoft Visual BASIC 5.0 y Microsoft Visual C++ 6.0, para luego

pulsar Next.

En nuestro caso elegimos el compilador de PICBasic, el PIC 18F4550 y Visual

Basic 5.0.

Figura 2.12Paso cuatro del EasyHID (Fuente programa EasHID Wizard de Mecanique)

En la última ventana (Figura 2.13) se muestra la generación del proyecto paso a

paso hasta llegar al aviso de generación completa habilitándose el pulsante de

Finish.

- 55 -

Figura 2.13 Paso cinco del EasyHID


Ya cuando hayamos acabado de generar nuestro proyecto tenemos que abrirlo

con el MicroCode Studio para lo cual nos dirigimos a la dirección donde lo

guardamos.

Una vez abierto nuestro proyecto en el MicroCode Studio obtendremos lo que se

muestra en la Figura 2.14 la cual es una plantilla en la cual podemos trabajar

modificándola según nuestras necesidades.

En la primara parte de la plantilla antes de la fila 9 podemos ingresar todas

nuestras variables, configurar puertos del PIC, inicializar el LCD, leer la

Memoria, realizar un menú principal, etc.

Desde la fila 9 hasta la 19 no se modifica nada de la plantilla.

Entre la fila 19 y 22 sin borrar el GOSUB DoUSBOut podemos ingresar el FOR

para la lectura de la memoria, realizar las preguntas para saber por qué pin del

PIC enviaré los datos de las temperaturas, enviamos algunos avisos necesarios al

LCD y cargamos los datos en los Buffer 0 al 8.

- 56 -

Figura 2.14 Plantilla generada por EasyHID (Fuente programa EasHID Wizard de Mecanique)

Desde la fila 27 a la 32 no la ocupamos nosotros porque no estamos haciendo

una comunicación bidireccional, por lo tanto no vamos a ingresar datos al PIC

mediante USB.

Desde la fila 36 a la 40 realizamos toda la adquisición de datos desde los

sensores con los comandos OWIN y OWOUT que son los comandos que el

MicroCode Studio utiliza para dispositivos 1-Wire (onewire).

En el punto anterior de nuestra tesis (2.1.4) se detalla a manera de bloques cada

parte de nuestro programa con su respectiva función, además todo el programa

se lo incluye en el Anexo B6.

- 57 -

2.2ARMADO Y PRUEBAS DEL SISTEMA ELECTRÓNICO.

En este punto podemos mencionar que fue muy útil realizar un armado previo en

el tablero para proyectos, pues nos permitió realizar algunos cambios, entre ellos

quitar pulsantes, quitar LED´s de aviso y utilizar más pines del PIC para leer los

grupos de sensores y además para poder leer el sensor analógico, que al inicio de

nuestro proyecto no estuvo contemplado pues fue un adicional que Fibro Acero

S.A. pidió.

Fue útil también por que pudimos ocupar un nuevo de LCD9 (EA DOGM162E-

A), además pudimos darnos cuenta que para el ingreso de los sensores solo

podemos ocupar los puertos C y D ya que cuando colocábamos en el puerto B

las lecturas no se llevaban a cabo.

Es importante recalcar el hecho de que guiados por la información recolectada,

hicimos que todo nuestro triedro tenga dos buses 1-wire, divididos para los 295

sensores, pero cuando hicimos la prueba del sistema no funcionó, por lo que

tuvimos que dividirlos en grupos anteriormente mencionados (Tabla 2.1).

En la siguiente Figura podemos ver una tarjeta electrónica previamente diseñada

la cual utilizamos para comunicarnos con los sensores vía serial, esta tarjeta

también podíamos grabarla en línea con el pickit3 y nos permitió verificar el

funcionamiento de nuestro programa inicial.

Figura 2.15 Primera tarjeta electrónica de pruebas.

9 La hoja técnica del LCD se encuentra como Anexo a la tesis

- 58 -

En la siguiente Figura podemos ver nuestro tablero para proyectos ya con los

cambios realizados, en este punto tenemos conexión USB, el nuevo LCD, etc;

teniendo también magníficos resultados al recibir los datos de una manera

correcta.

Figura 2.16 Armado provisional en el Tablero para proyectos de toda la tarjeta electrónica.

Debemos también señalar que para la comunicación con la PC ya sea con el

EasyHID y con LabVIEW tuvimos que realizar varios intentos hasta obtener los

resultados deseados luego solo fue cuestión de ir modificando los programas del

PIC y LabVIEW según nuestra conveniencia, teniendo en cuenta las necesidades

de Fibro Acero S. A. y siguiendo la normativa INEN.

2.3PROGRAMACIÓN EN LABVIEW PARA LA INTERFAZ GRÁFICA Y COMUNICACIÓN CON LA PC

Nuestra programación está basada en el software LabVIEW 7.1 de la National

Instruments dictado por la Universidad Politécnica Salesiana en nuestra carrera,

es un software poderoso el cual permite establecer varias comunicaciones ya sea

- 59 -

serial, paralela o USB como lo es en nuestro caso; LabVIEW permite tener una

interfaz gráfica muy atractiva a la vista pues dispone de una gran gama de

controladores e indicadores para mostrar los resultados que estemos procesando

de una manera muy precisa.

Para poder configurar la comunicación USB hay que tener en cuenta que el

programa de LabVIEW tenga instalado en la carpeta de National Instruments

algunos extras entre ellos la carpeta “VISA” como lo muestra la siguiente

Figura.

Figura 2.17 Ubicación del VISA en el computador.

Como vemos en la Figura 2.17 esta carpeta VISA del software dispone de tres

ayudas que son:

-NI-VISA Server

-VISA Driver Development Wizard

-VISA Interactive Control

USB es un bus de comunicación basado en mensajes. Esto significa que una PC

y un dispositivo USB se comunican enviando comandos y datos a través del bus

en forma de texto o datos binarios. Cada dispositivo USB tiene su propio

conjunto de comandos, es posible utilizar funciones de lectura y escritura NI-

- 60 -

VISA para enviar estos comandos a un instrumento y leer la respuesta del

mismo10.

2.3.1 Configuración NI-VISA para controlar su dispositivo USB.

Los pasos a seguir para realizar nuestra configuración son los siguientes:

1.-Genere el archivo INF utilizando el Driver Development Wizard

(Asistente para el desarrollo de controladores)

2.-Instale el archivo INF y el dispositivo USB utilizando el archivo INF

3.-Pruebe el dispositivo con el Control Interactivo de NI-VISA

2.3.1.1 Genere el archivo INF utilizando el Driver Development Wizard

El primer paso que debemos realizar y en el cual nos centraremos es crear

nuestro driver para que el PIC que estamos utilizando sea reconocido por la PC,

por lo tanto abrimos el “VISA Driver Development Wizard” ubicado en:

Inicio>Todos los Programas>National Instruments>VISA>VISA Driver

Developer Wizard, la Figura 2.18 muestra la imagen de la pantalla.

Figura 2.18 Ventana de Selección del Bus de Hardware en el VISA DDW

(Fuente:VDD Wizard de la National Instrument)

10 Tomado de: zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/9019

- 61 -

Después de elegir el bus “USB” que es la conexión a utilizar, elegimos siguiente

para pasar a esta ventana Figura 2.19

Figura 2.19 Información Básica del Dispositivo en el VISA DDW


Para este paso, usted debe conocer los números de identificación del proveedor y

de producto de su instrumento USB. Estos números identifican su dispositivo

USB cuando usted lo instala; también ubican su dispositivo cuando usted desea

establecer comunicación con él. De acuerdo a la especificación USB, ambos

números son números hexadecimales de 16 bits y deben ser proporcionados por

el fabricante del dispositivo.

Además debe elegir el nombre del fabricante y el modelo de su producto en

nuestro caso el fabricante será “Fibro Acero” y el producto “Triedro”.

Para obtener estos dos números utilizamos un ejecutable llamado “USB

view.exe” en la Figura 2.20 vemos la información que nos muestra este

programa de nuestro PIC ya conectado, en la parte resaltada con azul se

muestran los códigos del idVendor (Identificación del Proveedor) e idProduct

(Identificación del Producto).

- 62 -

Figura 2.20. Información del PIC 18F4550 con el usbview.exe

(Fuente USB View.exe)

Ya con los números hexadecimales los podemos colocar en nuestra ventana

VISA Driver Development Wizard junto con los dos nombres a elección de los

fabricantes; para luego pulsar siguiente.

La siguiente ventana muestra las propiedades de los archivos generados Figura

2.21.

- 63 -

Figura 2.21. Ventana de Propiedades de Archivos Generados en el VISA DDW


El "USB Instrument Prefix", o prefijo de instrumento USB, es simplemente un

descriptor que se utilizará para identificar los archivos utilizados para este

dispositivo. Introduzca un prefijo de instrumento USB, seleccione el directorio

en el cual desea ubicar estos archivos y haga clic en Siguiente.

La siguiente ventana le proporcionará opciones de instalación. La selección

predeterminada es instalar la información de configuración en el sistema

operativo y por lo general es la mejor opción (Figura 2.22).

- 64 -

Figura 2.22. Ventana de Opciones de Instalación en el VISA DDW


Una vez que haya seleccionado una opción, haga clic en Finalizar para terminar

de usar el asistente. El archivo INF se habrá generado en el archivo que usted

especificó en el campo de directorio de archivos generados en la ventana previa.

2.3.1.2. Instale los archivos INF y el dispositivo USB11

La instalación de los archivos INF es diferente para cada versión de Windows.

Cuando el DDW crea un archivo INF, las instrucciones de instalación se

incluyen en el encabezado al principio de cada archivo INF. Debido a que los

archivos INF son archivos de texto ASCII, se pueden leer utilizando cualquier

editor de texto tal como bloc de notas. Para obtener información detallada sobre

la instalación de su archivo INF, abra el archivo INF en un editor de texto y siga

las instrucciones que aparecen al principio del archivo.

En esta guía se asume que usted está utilizando Windows XP.

11 Tomado de: zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/9019

- 65 -

1. Copie el archivo INF a la carpeta INF. En Windows XP, esta carpeta

generalmente se encuentra ubicada en C:\WINDOWS\INF. Esta carpeta

puede estar escondida, por lo que podría necesitar cambiar las opciones de

carpeta para ver los archivos escondidos.

2. Haga clic derecho con el mouse en el archivo INF en C:\WINDOWS\INF y

haga clic en Instalar. Este proceso crea un archivo PNF para su dispositivo.

Ahora está listo todo para que usted instale su dispositivo USB.

3. Conecte su dispositivo USB. Debido a que USB es insertable durante el

funcionamiento, Windows debería detectar su dispositivo USB, y el Asistente

de Agregar Nuevo Hardware debería aparecer automáticamente tan pronto

como usted conecte su dispositivo al puerto USB. Siga las instrucciones en la

pantalla del asistente. Cuando se le solicite que seleccione un controlador

para este dispositivo, busque la carpeta INF y seleccione el archivo INF que

usted generó utilizando el DDW.

Figura 2.23. Ventana de Administrador de Dispositivos de Windows.

Nota: En algunos casos, Windows puede tener un controlador ya

predeterminado asociado con su dispositivo USB. Si este es el caso, Windows

- 66 -

intentará instalar ese controlador primero. Una vez que usted haya conectado su

dispositivo USB y Windows haya instalado el controlador predeterminado, haga

clic derecho en Mi PC y seleccione Propiedades. En la ventana de Propiedades,

vaya a la pestaña de Hardware y haga clic en Administrador de Dispositivos.

Una vez que la ventana de Administrador de Dispositivos esté abierta, expanda

el menú de "NI-VISA USB Devices".

Después ubique su dispositivo "Triedro V 1.01" (mostrada en la Figura 2.23)

corresponde a su dispositivo USB. Para lograr esto debe hacer clic derecho,

seleccionar Propiedades y seleccionar la pestaña de Detalles para encontrar el

VID y PID que coincida con su dispositivo USB (Figura 2.24).

Figura 2.24. Ventana de Propiedades de nuestro dispositivo

Si nos fijamos en la parte resaltada vemos que el VID (1781) y el PID (07D0)

son los mismos números hexadecimales que tomamos del usbview.exe mostrado

en la Figura 2.20.

- 67 -

2.3.1.3 Prueba de la Comunicación con VISA Interactive Control.

1. Abrir Measurement & Automation Explorer (MAX), ubicado en

Inicio>Todos los Programas>National Instruments>Measurement &

Automation. (Figura 2.25).

Elegimos Devices and Interfaces para luego elegir USB Devices y poder ver

algunas características del dispositivo USB (Figura 2.26).

Figura 2.25. Ventana de Measurement & Automation.

(Fuente: MAX de la National Instruments)

- 68 -

Figura 2.26. Dispositivo USB Mostrado en MAX

(Fuente: MAX de la National Instruments)

2. Para comunicarse con su dispositivo utilizando VISA, utilice el descriptor de

instrumentos VISA de su dispositivo. El formato del descriptor de

instrumentos para un dispositivo USB INSTR es USB[tarjeta]::

identificación del fabricante:: código de modelo:: número de serie[:: USB

número de interfaz]::INSTR. El formato del descriptor de instrumentos para

un dispositivo USB RAW es USB[tarjeta]:: identificación del fabricante::

código de modelo:: número de serie[:: USB número de interfaz]::RAW.

De acuerdo a la especificación USBTMC, todos los dispositivos USBTMC

deben tener un número de serie. Algunos dispositivos RAW USB pueden no

tener número de serie. Si su dispositivo no tiene un número de serie, NI-

VISA automáticamente asigna un número de serie de VISA específico para

ese dispositivo. El formato del número de serie es NI-VISA-#, donde # es un

número generado automáticamente.

Algunos dispositivos USB tienen múltiples interfaces. Esto es similar a la

manera en que un dispositivo PCI puede tener múltiples funciones. Si su

- 69 -

dispositivo solamente puede utilizar una interfaz, usted no necesita incluir el

número de interfaz USB.

El Triedro V 1.01 utiliza la clase RAW, y los códigos de fabricante y de

modelo son 0x1781 y 0x17D0, respectivamente. Para el Triedro V 1.01, el

descriptor de instrumento es USB0::0x1781::0x07D0::NI-VISA-0::RAW.

Para probar la comunicación con este dispositivo, abra MAX. Seleccione

Tools»NI-VISA»VISA Interactive Control. Una ventana similar a la

mostrada en la Figura 2.27 deberá aparecer.

Figura 2.27. Control Interactivo VISA

(Fuente: VIC de la National Instruments)

3. El Control Interactivo VISA (VISAIC) es un programa de herramientas

utilizado para comunicarse fácilmente con cualquier recurso VISA. Después

de haber configurado su dispositivo USB para utilizar VISA, éste debe

aparecer en la lista de la rama USB. Haga doble clic en el ícono de su

dispositivo para iniciar una sesión VISA con su dispositivo. La ventana

mostrada en la Figura 2.28 deberá aparecer.

- 70 -

Figura 2.28. Sesión VISA Iniciada en el Control Interactivo VISA

(Fuente: VIC de la National Instruments)

Cuando usted inicia una Sesión VISA con VISAIC, automáticamente se

seleccionan las pestañas de Template (plantilla) y Property Node-get (nodo

para obtener propiedades). Para leer una propiedad, seleccione la pestaña de

Property Note (Get), elija la propiedad que desee y haga clic en Execute,

ejecutar. El valor actual de la propiedad especificada en Attribute Name

(nombre de atributo) es mostrado en el indicador del valor actual, Current

Value. En la Figura 2.28, la propiedad del nombre del recurso, Resource

Name, fue leída.

2.3.1.4 Configuración en LabVIEW 7.1 para lectura de datos

Después de haber creado la comunicación de nuestro dispositivo con la PC y

habiendo comprobado su comunicación con LabVIEW necesitamos leer los

datos de dicha comunicación en el programa.

En nuestro caso hemos optado por utilizar interrupciones para el USB, en la

siguiente gráfica (Figura 2.29) podemos ver como es la configuración en nuestro

programa:

- 71 -

Figura 2.29. Configuración para obtener datos del PIC

Como observamos tenemos varios bloques con funciones diferentes que posee el

LabVIEW los cuales utilizamos para la configuración inicial a continuación

detallamos cada uno12 debemos tomar en cuenta que no todas las funciones de

cada bloque las estamos ocupando es por eso que solo detallaremos las que son

útiles para nosotros:

VISA Open

Figura 2.30.Bloque de VISA Open

(Fuente: Ayuda de LabVIEW 7.1)

VISA resource name: Especificamos el recurso que vamos a leer o abrir en

nuestro caso USB0::0x1781::0x07D0::NI-VISA-0::RAW que es nuestro

dispositivo que nos manda los datos de los sensores. En este punto se especifica

también la clase y sesión la cual es el USB RAW. Este icono tiene un resource

name de entrada y salida para que los demás bloques también sepan que

dispositivo se está abriendo o leyendo, esto hasta que llegue al icono de VISA

Close que vamos a ver más a delante.

12 Los detalles de los bloques están tomados de la Ayuda del LabVIEW 7.1

- 72 -

error out: nos avisa si existe algún error durante, antes o después de un evento en

nuestro programa con lo cual nuestro programa deberá pararse. Este error también

nos avisa si tenemos un error en la conexión en el caso de no identificar al

dispositivo que queremos leer.

VISA Open Details: La siguiente Tabla muestra la sintaxis para el string del

VISA resource name. Los parámetros opcionales se muestran entre corchetes ([

]).

Tabla 2.3 Detalles de VISA Open.


VISA Enable Event

Habilita la notificación de un tipo de evento específico.

Interface Sintaxis VXI INSTR VXI[board]::VXI logical address[::INSTR] VXI MEMACC VXI[board]::MEMACC VXI BACKPLANE VXI[board][::VXI logical address]::BACKPLANE VXI SERVANT VXI[board]::SERVANT GPIB-VXI INSTR GPIB-VXI[board]::VXI logical address[::INSTR] GPIB-VXI MEMACC GPIB-VXI[board]::MEMACC GPIB-VXI BACKPLANE GPIB-VXI[board][::VXI logical address]::BACKPLANE GPIB INSTR GPIB[board]::primary address[::GPIB secondary address][::INSTR] GPIB INTFC GPIB[board]::INTFC GPIB SERVANT GPIB[board]::SERVANT PXI INSTR PXI[bus]::device[::function][::INSTR] PXI INSTR PXI[interface]::[bus-]device[.function][::INSTR] PXI MEMACC PXI[interface]::MEMACC Serial INSTR ASRL[board][::INSTR] TCPIP INSTR TCPIP[board]::host address[::LAN device name][::INSTR] TCPIP SOCKET TCPIP[board]::host address::port::SOCKET USB INSTR USB[board]::manufacturer ID::model code::serial number[::USB interface

number][::INSTR] USB RAW USB[board]::manufacturer ID::model code::serial number[::USB interface

number]::RAW

- 73 -

Figura 2.31 Bloque de VISA Enable Event


event type: Es el evento lógico a identificar el cual se lo elige según la Tabla siguiente:

Trigger 0xBFFF200AVXI Signal 0x3FFF2020 Service Request 0x3FFF200B All Events 0x3FFF7FFF Clear 0x3FFF200D GPIB CIC 0x3FFF2012 GPIB Talk 0x3FFF2013 GPIB Listen 0x3FFF2014 VXI/VME Sysfail 0x3FFF201D VXI/VME Sysreset 0x3FFF201E VXI/VME Interrupt 0xBFFF2021 PXI Interrupt 0x3FFF2022 Serial Break 0x3FFF2023 Serial Character 0x3FFF2035 Serial CTS 0x3FFF2029 Serial DSR 0x3FFF202A Serial DCD 0x3FFF202C Serial RI 0x3FFF202E Serial TermChar 0x3FFF2024 USB Interrupt 0x3FFF2037

Tabla 2.4 Tipos de evento del VISA Enable Event.


VISA Wait on Event

Suspende la ejecución de un subproceso de la aplicación y espera por un

tipo de evento por un periodo de tiempo que no exceda al especificado en

timeout (tiempo de espera).

- 74 -

Figura 2.32 Bloque de VISA Wait on event


timeout: tiempo de espera en milisegundos para el evento, para nosotros es

una constate de 10000.

event resourse class: especifica la clase del evento que se esperaba.

VISA Get USB Interrupt Data.vi

Recupera los datos de interrupción que se almacena en el VISA USB

Interrupt Event.

Figura 2.33 Bloque de VISA Get USB Interrupt Data.vi


data buffer: es el buffer de los datos de la interrupción del USB. Este es el

que tenemos que leer para obtener los datos que el micro envía para su

lectura.

VISA Close

Cierra la sesión del dispositivo o el evento del objeto especificado por VISA

resource name.

Figura 2.34 Bloque de VISA Close


- 75 -

2.3.1.5 Descripción de la programación en LabVIEW 7.1

En vista de que nuestro programa es muy extenso nos hemos visto en la

obligación de explicarlo mediante bloques los cuales cumplen funciones

diferentes al mismo tiempo en algunos casos.

El programa consta de las siguientes partes principales:

- Un While Loop principal donde se encuentran todo el programa con

excepción de algunas variables que necesitamos inicializarlas antes de

que corra el While principal.

- Posee 22 Case Structures las cuales se las utiliza para diferentes campos

entre los cuales podemos citar; el cronómetro, la generación de las

Tablas, la generación de las gráficas por caras, etc.

- Posee 26 SubVI´s; 21 para generación de las Tablas de datos y los

restantes para los barridos de las gráficas de las 3 caras. - Además consta de más de 1000 variables locales, una lógica (numérica y

booleana) muy extensa para la generación de las 2 Tablas y otras

funciones, un sistema de aviso de sonido, iconos para cálculos como de

máximos y mínimos, y otros importantes como:

Bundle

Unbundle

Build Array

Number a Decimal String

Cluster to Array

Array to Cluster

Build Cluster Array

Search 1D Array

Format Into String

Concatenate String, etc.

- 76 -

2.3.1.5.1 Bloque de lectura de datos

Como mencionamos anteriormente la función VISA Get USB Interrupt

Data.vi nos da un pin de salida llamado “data buffer” el cual lo tratamos para

obtener los datos de todos los sensores como se muestra en la Figura 2.35 a

continuación:

Figura 2.35. Tratado del data buffer del USB Interrupt Data.

Como vemos la línea del data bufer pasa a un Array to Cluster para dividirlo en

las 9 salidas donde están los datos que el micro envía, en el Unbundle los datos

llegan de la siguiente manera desde las salidas 0 - 8:

Salida 0: Parte entera del valor de los sensores.

Salida 1: Primer decimal del valor de los sensores.

Salida 2: Segundo decimal del valor de los sensores.

Salida 3: Tercer decimal del valor de los sensores.

Salida 4: Contador de los sensores del 1 – 255.

Salida 5: Valor del conversor del PIC para el sensor del horno.

Salida 6: Contador de los sensores del 256 – 295.

Salida 7: No Utilizada

Salida 8: No Utilizada

- 77 -

Ya teniendo presente que datos están en cada salida procedemos a realizar la

lectura de cada salida para el valor de cada sensor de la siguiente manera (Figura

2.36).

En la Figura 2.36 vemos que el data buffer principal entra en cada Case

Structure para luego entrar en la configuración de la Figura 2.35 posteriormente

utilizamos las salidas 0 – 3 para obtener el dato que se mostrara en un indicador

numérico. El primer Case va desde el numero 1 – 255 y el segundo Case va

desde el 1 – 40.

De esta manera tenemos los datos de los 295 sensores distribuidos por caras para

de esta manera realizar las gráficas y demás cálculos.

Figura 2.36. Lectura de datos del sensor 1 al 295

- 78 -

2.3.1.5.2 Bloque para Gráficas y Promedios

En la Figura 2.37 se ve otra estructura para la cara lateral, la cual muestra

variables locales del sensor 1 al 70 que son los que corresponde a dicha cara,

todos los datos para a un “Bundle” para poder luego graficarlos de diferentes

maneras ya sea como barrido o como una gráfica estática.

Se ve también que los datos que salen del Bundle van a un SubVI el cual realiza

todas las operaciones para sacar una suma de la cara y el promedio.

Para la Cara Posterior e Inferior se realiza el mismo procedimiento.

Figura 2.37. Configuración de las Gráficas de la Cara Lateral.

2.3.1.5.3 Bloque para Cronómetro13 y Tiempos de Ensayo

El programa nos permite tener un cronómetro para ver tiempos que son

necesarios durante los ensayos, tenemos tiempos que van desde 15 a 60 minutos

13 La configuración del cronómetro utilizado se basa en el VI con el nombre CountDown_With_Options.vi descargado desde la página www.ni.com, este cronómetro se encuentra como Anexo al CD de respaldos de la tesis.

- 79 -

predeterminados para los ensayos y una opción para elegir cualquier tiempo

entre 1 y 60 minutos para casos eventuales además nuestro cronómetro posee un

botón de Start, Pause y Reset y un aviso luminoso para cuando el ensayo haya

culminado. (Figura 2.38).

Figura 2.38. Cronómetro y Detalle de Ensayos.

En la Figura 2.39 vemos la configuración del cronómetro y una parte de la lógica

para la generación de las Tablas cada minuto y cada 5 minutos.

Figura 2.39. Configuración del Cronómetro

- 80 -

2.3.1.5.4 Bloque para Generación de la Tabla de las caras

En la Figura 2.40 vemos la configuración del encabezado de la Tabla que

contiene los datos de las caras del triedro, como vemos posee variables locales

con la fecha, hora y nombre del producto además de algo de texto necesario que

se mostrara en el Excel para saber la ubicación de los datos en la Tabla.

En la Figura 2.41 se muestra un continuación de la generación de la Tabla de las

caras, cada SubVI contiene información de cada grupo de sensores los cuales va

a un Format Into String y luego a un bloque de escritura de datos, estos

bloques de escritura un total de 12 están en cascada para que toda la información

de los SubVI´s una vez generada la Tabla todos los datos vayan a un solo

archivo. Hay que recalcar que esta Tabla se genera cada 5 minutos a petición de

Gestión de Calidad de Fibro Acero S.A.

Figura 2.40. Encabezado de Tabla de las Caras del Triedro.

- 81 -

Figura 2.41. Escritura de datos en la Tabla de las Caras del Triedro.

2.3.1.5.5 Bloque de Lectura de datos del horno

En la Figura 2.42 observamos la estructura que elige el valor de 0 a 188 enviado

desde el micro a la salida 5 del data buffer, es en este punto donde se mostrara

los valores de temperatura del horno, además en la parte derecha de la imagen

tenemos la lógica para mantener grabado el valor máximo durante la lectura del

horno.

Figura 2.42 Lectura de datos para el horno.

- 82 -

2.3.1.5.6 Bloque para Generación de la Tabla del horno

En la Figura 2.43 vemos la configuración del encabezado de la Tabla que

contiene los datos del horno.

Figura 2.43. Encabezado de Tabla del Horno

En la Figura 2.44 podemos observar que solo se necesita un Enter y la variable

local del valor de temperatura del horno para poder escribir los datos en el

archivo de la Tabla, la lógica que comanda esta estructura esta realizada en la

Figura 2.39 que ya la analizamos anteriormente. Hay que recalcar que esta Tabla

se genera cada 1 minuto a petición de Gestión de Calidad de Fibro Acero S.A.

- 83 -

Figura 2.44 Escritura de datos en la Tabla del Horno

2.3.1.5.7 Bloque para Cálculos de Máximos y Mínimos

En la Figura 2.45 podemos observar que las variables locales de cada cara

reciben un proceso para poder extraer el máximo, mínimo y promedio de cada

una, además de una suma total de los sensores para obtener un promedio general

que se mostrara en la Tabla.

Figura 2.45 Cálculos de Máximos y Mínimos

- 84 -

2.3.1.6 Descripción de los Indicadores Gráficos del programa.

El programa consta de 5 pestañas principales y 2 secundarias ubicadas en la

tercera pestaña principal a continuación detallamos cada una de ellas y las

función que cumple cada indicador.

2.3.1.6.1 Primera Pestaña

Figura 2.46 Gráfica de la pestaña principal, interfaz gráfica

Esta pestaña recibe el nombre de Principal en la cual está ubicado:

Ingreso del Producto: Es un Control de Texto el cual nos permite ingresar

el nombre del producto, es importante ingresar este nombre antes de poner a

correr el programa ya que este nombre sale automáticamente durante la

creación de los archivos de las Tablas.

Ejemplo: Ingresamos el nombre de “Dakota Continental”.

- 85 -

Figura 2.47 Control de texto para nombre del producto.

Este nombre saldrá de la siguiente manera “Dakota Continental.xls” después de

pulsar play en el programa, en la parte de Guardar Como para la primera Tabla,

luego pulsamos OK.

Figura 2.48 Guardado de la Tabla 1

En el segundo Guardar Como también saldrá el nombre de la siguiente manera

“Dakota Continental_HORNO.xls” para la segunda Tabla, luego pulsamos OK,

y el programa iniciará.

- 86 -

Figura 2.49 Guardado de la Tabla 2

Nota: Si el nombre esta repetido en cualquiera de los dos casos nos saldrá un

aviso para escoger si queremos reemplazar el archivo existente, si así es el caso

escogeremos “reemplazar” o “cancelar” si no lo queremos reemplazar.

Los archivos creados están con la extensión .xls debido a que las Tablas serán

abiertas en Excel.

Fecha: Es un indicador de texto donde nos muestra la fecha actual.

Hora: Es un indicador de texto donde nos muestra la hora actual.

Nota: Tanto la fecha y la hora no es posible cambiarlas o igualarlas ya que estos

datos son tomados desde el reloj de Windows, si es necesario cambiar hora y

fecha debemos cerrar nuestro programa y cambiar la fecha y hora del Windows

para luego abrir nuevamente el programa y entonces aparecerá la hora y fecha

que necesitábamos.

- 87 -

Figura 2.50 Datos informativos de fecha y hora.

Cronómetro: En este recuadro tenemos:

1. Una pestaña desplegable con las opciones de los Ensayos 1 al 5 y una

opción de elegir tiempo.

2. Un indicador numérico llamado “Tiempo de Ensayo” donde se muestra el

tiempo según el ensayo escogido, el cual comenzará a descontar si

pulsamos el Start.

3. Un pulsante de Start el cual da la señal para que el tiempo comience a

descontar.

4. Un pulsante de Pause el cual detendrá el tiempo mostrado en el indicador

hasta que volvamos a pulsar nuevamente Pause.

5. Un pulsante de Reset el cual nos permite volver al inicio del tiempo

establecido en caso de algún error.

6. Un indicador luminoso llamado “Ensayo Terminado” el cual se encenderá

al terminar el ensayo.

Figura 2.51 Cronómetro

- 88 -

7. Un control numérico llamado “Elija Tiempo” el cual se hará visible solo

cuando elijamos la opción Elegir Tiempo en la pestaña desplegable, este

control numérico nos permitirá ingresar un tiempo cualquiera entre 1 y 60

minutos.

Figura 2.52 Cronómetro con elección de tiempo

Tabla Descriptiva de Ensayos: Es una Tabla indicadora de los ensayos, esta

nos explica que se tiene que hacer en cada ensayo y de cuanto tiempo de

duración es cada ensayo.

Figura 2.53 Tabla de ensayos y tiempos.

- 89 -

Lectura actual: El cuadro de lectura actual tiene tres indicadores luminosos

el primero corresponde a la Cara Lateral, el segundo a la Cara Posterior y el

último a la Cara Inferior, estos indicadores luminosos se encenderán

dependiendo en que cara este la lectura de los sensores, por ejemplo si la

tarjeta electrónica está enviando los datos del sensor 59, se encenderá el

primer indicador y los demás estarán en OFF.

Figura 2.54 Indicador de Lectura actual.

Un pulsante de Generar Tabla con 2 indicadores tipo LED: Este pulsante

nos permite generar las Tablas el momento que nosotros necesitemos aparte

de la generación automática que tiene el programa; y los indicadores

luminosos nos indican cuando se generan Tablas, el primer indicador se

encenderá cada 5 minutos y el segundo cada minuto.

Figura 2.55 Pulsante de generación de Tabla

Un púlsate de STOP: Este permite parar el programa en cualquier momento

sin necesidad de haber terminado o no el ensayo.

2.3.1.6.2 Segunda Pestaña

Esta pestaña recibe el nombre de Cara Lateral en la cual está ubicado:

- 90 -

Figura 2.56 Gráfica de la pestaña de la cara lateral.

Área de Valores de los Sensores: Es el área compuesta por 4 columnas donde

se muestra los valore de los sensores del 1 al 70.

Gráfica de Barrido: La gráfica de barrido nos permite ver un crecimiento

lineal de cada sensor con respecto al tiempo cada línea de la gráfica

representa un sensor la cual subirá si ese sensor da una temperatura mayor a

la anterior.

Gráfica Punto a Punto: Esta gráfica permite observar todos los sensores de

la cara en conjunto, cada punto de la gráfica representa un sensor el cual irá

subiendo si la temperatura sube en ese punto de la cara del triedro.

Promedio: Es un indicador numérico que muestra el promedio de la

temperatura en la cara.

Máximo: Es un indicador numérico que muestra en la temperatura máxima

en la cara, a la derecha de este indicador esta el número de sensor que tiene

esa temperatura.

- 91 -

Mínimo: Es un indicador numérico que muestra en la temperatura mínima en

la cara, a la derecha de este indicador esta el número de sensor que tiene esa

temperatura.

Indicador Circular de Conteo: Es un indicador que tiene su escala del 1 al 70

lo cual nos permite ver en que sensor esta la medición actual en la tarjeta

electrónica.

Pulsante de STOP: Este permite parar el programa en cualquier momento.

2.3.1.6.3 Tercera Pestaña:

Figura 2.57 Gráfica de la pestaña de la cara posterior.

Esta pestaña recibe el nombre de Cara Posterior en la cual están ubicadas 2

sub-pestañas más:

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2.3.1.6.3.1 Primera Sub-Pestaña

Área de Valores de los Sensores: Es el área compuesta por 7 columnas

donde se muestra los valore de los sensores del 71 al 232.





esa temperatura.

Mínimo: Es un indicador numérico que muestra en la temperatura mínima


esa temperatura.

Indicador Circular de Conteo: Es un indicador que tiene su escala del 71 al

232 lo cual nos permite ver en que sensor esta la medición actual en la

tarjeta electrónica.


2.3.1.6.3.1 Segunda Sub-Pestaña




la anterior.




- 93 -

2.3.1.6.4 Cuarta Pestaña.

Figura 2.58 Gráfica de la pestaña de la cara Inferior

Esta pestaña recibe el nombre de Cara Inferior en la cual está ubicada:

Área de Valores de los Sensores: Es el área compuesta por 4 columnas

donde se muestra los valore de los sensores del 233 al 295.




la anterior.






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esa temperatura.

Mínimo: Es un indicador numérico que muestra en la temperatura mínima


esa temperatura.

Indicador Circular de Conteo: Es un indicador que tiene su escala del 233

al 295 lo cual nos permite ver en que sensor esta la medición actual en la



2.3.1.6.5 Quinta Pestaña

Figura 2.59 Gráfica de la pestaña de los datos generales.

Esta pestaña recibe el nombre de Datos Generales en la cual está ubicado:

- 95 -

Gráfica Punto a Punto General: Esta gráfica permite observar todos los

sensores de las caras en conjunto, cada punto de la gráfica representa un

sensor el cual irá subiendo si la temperatura sube.

Gráfica Punto a Punto Compuesta General: Esta gráfica permite observar

todos los sensores de cada cara por separado, esto nos permite ver el

comportamiento por separado de cada cara.

Tres Gráficas Punto a Punto Pequeñas: Estas gráficas tienen los datos de

los sensores de las 3 caras, junto a cada cara tenemos los valores de

máximo, mínimo y promedio de cada una de ellas.

Gráfica del comportamiento del Horno: En la gráfica podemos ver el

comportamiento del horno en una escala de 10 a 300°C, esta gráfica se

actualiza después de 75 segundos aproximadamente. Junto a esta gráfica

tenemos dos indicadores de la temperatura actual del horno un indicador es

gráfico y el otro numérico, además existe un indicador numérico del valor

máximo.

Indicador Circular de Conteo: Es un indicador que tiene su escala del 1 al

295 lo cual nos permite ver en que sensor esta la medición actual en la



2.4 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA PLACA ELECTRÓNICA. Durante el curso de nuestra carrera, hemos invertido tiempo probando circuitos

en el tablero para proyectos en primeras instancia, el mismo que sirve de prueba

para los circuitos y luego implementarlos a una placa con pistas de cobre

impresas. Dichas placas electrónicas pueden ser construidas de diferentes formas:

artesanalmente ya sea por método de transferencia, ruteado manual, etc. Sin

embargo para nuestro trabajo hemos empleado un método profesional de

- 96 -

confección de placas electrónicas que se encarga del lavado de la placa y soldado

de los componentes sobre la misma.

No obstante dichas empresas reciben los proyectos electrónicos ya diseñados y

ruteados mediante un software que se encarga del mismo, nosotros nos

encargaremos de diseñar el circuito, y hacer el ruteado de la placa y en base a

este archivo virtual la empresa se encargara del trabajo físico.

2.4.1 DISEÑO VIRTUAL Este apartado refiere al diseño de la placa partiendo del diagrama esquemático, es

decir el ruteado mediante el software “Altium Designer Winter 09”, en el cual se

dibujan las pistas sobre una placa de cobre a doble cara. 2.4.1.1 Diagrama Esquemático

Una vez probado el circuito y habiendo solucionado todas las fallas posibles,

dibujamos el esquema final con todos los componentes en el programa de diseño

electrónico “Altium Designer Winter 09”, abrimos una hoja en blanco para

diagramas esquemáticos y procedemos a dibujar el circuito total empleando los

valores de todos los componentes, es decir los componentes electrónicos

existentes en el mercado y que se usaran en la tarjeta electrónica.

Realizamos una revisión exhaustiva de las conexiones y de los componentes,

además nos aseguramos implementar exactamente el mismo circuito armado en

el tablero para proyectos. El Anexo B4 contiene el diagrama esquemático del

circuito completo, se observa que la parte analógica del sensor de temperatura

está separada completamente de la parte digital de los sensores, se realiza por

seguridad y evitar todo tipo de ruido que pueda ingresar a cualquiera de las dos

partes en la misma placa.

2.4.1.2 Tamaño de la Tarjeta

El tamaño de la placa será acorde a la carcasa a utilizar, en el mercado existen

cajas preparadas para proyectos y que las mismas tienen hoja de características

- 97 -

con medidas exactas de fácil acceso en la red provistas por el fabricante, esta será

nuestra base para iniciar con el diseño.

La carcasa a emplearse será la 1553D de HAMMOND MANUFACTURIGN14

(Anexo B7) la misma que en base a su forma y dimensión nos da una iniciativa

para la dimensión de la placa electrónica, optamos por bajar información de esta

carcasa, es decir sus dimensiones y forma para importarlos al software de diseño

electrónico “Altium Designer Winter 09” y dar forma y tamaño de la tarjeta

electrónica.

Figura 2.60 Carcasa 1553D de Hammond Manufacturing.

(Fuente: http://www.hammondmfg.com/1553ptbl.htm)

Si se observa detenidamente la Figura anterior, donde se muestra el interior de la

carcasa, nos da una idea de cómo será la forma y dimensión de la placa

electrónica, también muestra la sujeción, estos datos son muy importantes para la

disposición de los componentes y posterior ruteado de las pistas de cobre.

2.4.1.2 RuteadoUna vez obtenidos los datos para el tamaño de la tarjeta, procedemos a ubicar los

componentes sobre la placa, teniendo en cuenta que los dispositivos tiene que ir a

mejor conveniencia, es decir que los puertos deben ir al borde de la placa para

que den al exterior de la carcasa, los pulsantes y demás componentes deben

seguir un patrón de orden que funcionalmente y estéticamente den un buen

resultado en el sistema.

14 www.hammondmfg.com

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Figura 2.61 Ubicación de los componentes antes del ruteado.

Después de hacer el ruteado automático, la placa queda como se especifica en la

siguientes Figuras 2.61 y 2.62, nótese las pistas y el plano de tierra, también que

posee dos caras las correspondientes pistas a cada cara están de distinto color.

Figura 2.62 Top Layer. Cara superior de la tarjeta electrónica. Las pistas se

destacan en color rojo.

El archivo que contiene el ruteado de las pistas de cobre se encuentra adjunto al

mismo archivo del Anexo B4.

- 99 -

Figura 2.63 Bottom Layer. Cara Inferior de la tarjeta electrónica. Las pistas

se destacan en color azul.

2.4.1.3 Placa electrónica terminada La placa terminada tiene un aspecto impecable y muy profesional, detallamos los componentes a continuación.

Figura 2.64 Placa terminada con los componentes ya soldados (cara inferior)

1. Puerto de sensores

2. Puerto de termocupla

3. Puerto de comunicación USB

4. Puerto de PICKIT

5. Memoria EEPROM

6. Microcontrolador

7. Amplificador para termocupla

- 100 -

Figura 2.65 Placa terminada (cara superior)

1. Pulsantes

2. LED´s indicadores

3. LCD

2.5 CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE DE LOS SENSORES EN EL TRIEDRO.

Las instrucciones de construcción de la norma INEN nos dan el patrón para

construir el triedro de madera y disponer sobre él los sensores. Seguir las

instrucciones al pie de la letra y utilizar materiales que sean de calidad son

nuestra prioridad en el proyecto.

2.5.1 CONSTRUCCIÓN DEL TRIEDRO DE MADERA

En primer lugar se selecciona la madera a utilizar, apegándose en extremo a las

recomendaciones de la norma INEN, luego paso a paso se construye el triedro y

se le da los acabados necesarios para su mejor uso. Las medidas exactas están

especificadas en el Anexo B8.

- 101 -

Tipo de madera

Como el espesor debe ser de 25 mm aproximadamente, se elige las planchas de

madera contrachapada (playwood), que en el mercado están disponibles en

varios espesores, elegimos la de 12mm que uniendo dos planchas del mismo

grosor se acerca lo más posible a la instrucción de la norma, además de ser

robusta y tersa.

Cortes

Son tres paneles principales, los mismos que tienen las siguientes dimensiones:

Panel Ancho (m) Largo (m) Lateral 0,70 1,00 Posterior 0,90 1,80 Inferior 0,725 0,90

Tabla 2.5 Dimensiones de las caras del Triedro

Figura 2.66 Esparcimiento del pegamento blanco para unir dos

planchas y formar un grosor de 24 mm

- 102 -

Figura 2.67 Colocación de la segunda plancha, es necesario prensarlas

para su mejor adhesión

El roble es una madera que ya no se comercializa, sin embargo para la base se

eligió una madera con iguales características a la del roble denominada

“romerillo” la misma que tiene que ser armada para formar un tablero.

Figura 2.68 Armado del tablero de romerillo para la cara inferior.

- 103 -

Figura 2.69 Prensado y alineamiento de los segmentos para

formar un tablero de romerillo. Taladrado

Los sensores van alojados en agujeros de 8 mm de diámetro, realizados desde la

parte externa de la cara, la profundidad del agujero debe ser cuidadosamente

realizado para que el sensor se aloje a 3 mm de la superficie que da hacia el

artefacto.

Figura 2.70 Disposición de los agujeros para los sensores sobre las paredes

- 104 -

Se marca en la madera los agujeros a ser taladrados, se trazan los cuadrados de

10 cm, y en el centro se hace el agujero para el sensor. Parea evitar traspasar la

madera se coloca un taco de guía en la broca y así tener agujeros uniformes

Figura 2.71 Taladrado de agujeros para la ubicación de sensores.

Figura 2.72 Taco guía para la realización de

agujeros de profundidad uniforme

- 105 -

Armado y Pintado

Teniendo los tres tableros perforados, se procede a unirlos por medio del mismo

pegamento blanco y clavos sin cabeza para mejorar la estética del mismo. Las

caras se arman y se fijan fuertemente.

Figura 2.73 Armado de los tres tableros.

Para que en la base o la cara inferior no tenga inconvenientes, puesto que los

sensores se colocan desde la parte externa de cada cara, es necesario realizar un

borde especial que sirva como alzas y creen un compartimiento en la base para la

cara inferior.

Figura 2.74 Base o marco para la cara inferior; hace

la función de alza al triedro.

- 106 -

Basta con colocar alrededor del tablero de la cara inferior un marco que realice

la función de levantar del suelo a dicha cara.

Figura 2.75 Colocación del marco en el triedro

El color del triedro es de color negro mate, se debe primero dar una base de

barniz para que el acabado sea de primera, se debe considerar el tiempo de

secado de las capas de barniz que se debe aplicar, por lo general se recomienda

dos capas de barniz con dos horas de secado entre una y otra.

Figura 2.76 Barnizado del triedro

- 107 -

Una vez seco el barniz se pasa la pintura de color negro en todo el triedro y

obtenemos un acabado liso de las superficies.

Figura 2.77 Triedro terminado

Cableado

Para el cableado se utiliza el cable multipar tipo FTP de 4 pares CAT5e, el cual

será montado sobre canaletas de 2 cm de ancho, y dispuestas sobre las caras de

tal manera que distribuya uniformemente el cable y ahorre en lo posible el

trayecto del cable. En la siguiente Figura se muestra la colocación de las

canaletas en las cuales se aloja el cableado, se aprovecha el espacio colocándolas

de tal forma que cada canaleta provea a dos líneas de sensores.

Figura 2.78 (a) Organización de las canaletas sobre las paredes del triedro (b)

Colocación de las canaletas sobre el triedro.

- 108 -

2.5.2 CABLEADO DE LOS SENSORES

Se considera distribuir los sensores en las caras del triedro, y cablear cada bus

hasta donde se encuentre la placa electrónica, en primer lugar distribuiremos los

sensores.

Figura 2.79 Distribución de sensores a) sobre la cara lateral, b) sobre

la cara posterior

Figura 2.80 Distribución de sensores sobre la cara inferior

- 109 -

Ya instalados los sensores en su ubicación de operación, se necesita comprobar

su funcionamiento, para detectar fallas y corregirlas inmediatamente.

Comprobado su funcionamiento provisional se da vía libre para proseguir con el

siguiente paso. Como el bus 1-wire, nos da la facilidad de conectar sensores en

una misma rama con un máximo de 24 por bus, se cortan secciones de cables y

se sueldan a un sócalo maquinado de 3 pines, disponiendo los colores como

sigue:

- Naranja 5 Vcc - Verde GND - Azul Bus 1-wire

Para ilustrar mejor como se hace el cableado, se presenta una Figura 2.80:

Figura 2.81 Cableado de sensor a sensor

Se observa en la Figura 2.80 que es una sección de una cara, y de sensor a sensor

se conecta los cables, haciendo un bus como se dijo de hasta 24 sensores,

entonces se inicia con un nuevo bus. Es necesario realizar agujeros en las

canaletas para la salida de los cables para el sensor superior y el inferior.

El primer paso es cortar secciones del cable FTP de aproximadamente 24 cm de

largo, luego le quitamos la chaqueta y protección plástica 7 centímetros en cada

extremo y utilizar únicamente los de color verde, azul y naranja como sigue.

- 110 -

Figura 2.82 Recorte de secciones del cable FTP

Se unen estas secciones para hacer una tira de sensores, para la cara lateral se

necesita 7 sensores en el primer reglón entonces se deben unir 6 secciones de

cable, las puntas se pelan y se sueldan con estaño, luego se suelda un sócalo

maquinado de 3 pines para los sensores, las conexiones van protegidas con

“termofit15”.

Figura 2.83 Realización de una regleta, soldado de sócalos y

colocación de la protección “termofit”

Se debe tener presente que estas regletas deben contabilizar un máximo de 24

sensores por regleta, es aquí donde debemos utilizar la distribución de sensores

por cara para cada bus y cablear dicho bus hasta donde va a ir la tarjeta

electrónica.

15 FIT Térmico o espagueti termo contraíble

- 111 -

Recordemos que la cara lateral tiene 3 buses, la posterior 7 y la inferior 3 buses

mas, todos los cables de dichos buses tienen que ir a la tarjeta electrónica,

también los cables de alimentación que son el naranja para Vcc y el verde para

GND, se debe distribuir la alimentación para que no exista perdidas, se eligieron

2 cables para la alimentación de la cara lateral, y 2 para la posterior e inferior.

Figura 2.84 Colocación del cableado de los sensores por regleta

2.6 INSTALACIONES FINALES

Una vez realizadas las conexiones, procedemos por equipar el conjunto y

terminar el armado con los detalles pequeños pero no menos importantes.

2.6.1 Armado de puertos

Los puertos no son más que los cables de conexión de información de los

dispositivos que entran a la tarjeta electrónica, como es el puerto analógico que

comprende a la termocupla, además del DB25 que contiene los buses de datos de

los sensores digitales distribuidos en el triedro.

- 112 -

Figura 2.85 Armado de los 13 Buses 1-wire, y alimentación del

triedro al puerto DB25

2.6.2 Sujeción de la tarjeta electrónica

La tarjeta va montada sobre una base rectangular de madera en la cara lateral del

triedro, es necesario sujetarla de forma segura para lo cual se adiciona un par de

bisagras para la manipulación y el traslado seguro del triedro.

Figura 2.86 Sujeción de la tarjeta electrónica a) Bisagras

para la sujeción de la tarjeta electrónica b) tarjeta sobre su

base en la parte lateral del triedro.

- 113 -

2.6.3 Accesorios de las canaletas

Puesto que en las uniones de las canaletas se hace poco estético ver los cables

salientes e irregularidades en los cortes de las mismas, necesita colocar

accesorios que cubran las imperfecciones, en el mercado existen estos accesorios

como son uniones, codos, y tapas de derivación tipo T.

Figura 2.87 Accesorios para canaletas plásticas a) Derivación tipo T,

b) codo

2.6.4 Numeración de sensores

Físicamente no tenemos identificado los números de los sensores sobre las caras

del triedro, es por esto que hemos convenido identificar los sensores a través de

adhesivos numerados, los cuales se utilizan comúnmente como marquillas para

instalaciones industriales, es conveniente no numerar todos los sensores,

únicamente los de inicio y fin de una fila, para ahorrar material y lo más

importante conservar la estética.

Figura 2. 88 Colocación de marquillas para la numeración de los

sensores en el triedro

- 114 -

2.6.5 Colocación de cinta helicoidal

Para que los cables no estén sueltos, y que exista la posibilidad de descubrirlos

en cualquier momento, en el mercado existe una cinta plástica denominada

helicoidal, esta se arrolla a los cables que ingresan a la tarjeta y hace que su

aspecto mejore totalmente.

Figura 2.89 Arrollamiento del la cinta helicoidal sobre

los cables de datos y alimentación

- 115 -

CAPITULO III: ANÁLISIS DE RESULTADO S Y

PRUEBAS

3.1 ANALISIS DE RESULTADOS

Todo proyecto, una vez acabado, necesita ser analizado minuciosamente para

comprobar que los resultados se apeguen lo más posible a los objetivos

planteados al inicio.

Nuestro trabajo practico está conformado por distintas partes que se concatenan

para funcionar como un sistema único, entonces bastara que dichas partes

cumplan con sus sub objetivos establecidos aceptando un mínimo de error

considerando que el mismo sea despreciable.

Las tres partes principales del sistema electrónico (triedro con sensores, tarjeta

electrónica y PC con software de interfaz) serán revisadas como se dijo

verificando que cumplan las expectativas de lo que se prevé antes de la

construcción.

3.1.1 Triedro con sensores

Este elemento tiene que cumplir las especificaciones de la norma INEN adjunto

como Anexo B1, lo que se refiere a medidas y disposición de sensores sobre las

caras. Además se comprueba el estado de las conexiones, es decir revisión de

posibles cortocircuitos, corrosión de los cables, y errores de conexión.

Se lleva a cabo los análisis mediante el uso de instrumentos como el multímetro,

y sin novedad alguna se comprobó las conexiones que cumplen correctamente

las necesidades de comunicación de datos, además de las conexiones de Vcc y

GND respectivamente. Los sensores están ubicados como la norma lo establece

y se respeto las mediciones como se pudieron ver las imágenes de la

construcción del triedro en el capitulo anterior.

- 116 -

La única novedad es en cuanto al grosor de las caras en el triedro, puesto que la

norma demanda un grosor de 25mm aproximadamente, el del triedro construido

es de 24mm, sin embargo la norma admite este grosor sin problema alguno.

3.1.2 Tarjeta Electrónica

Este elemento, al ser el principal, debe cumplir todos los objetivos sin error

alguno, es decir el funcionamiento debe ser el especificado en la programación

del microcontrolador, conectándolo al triedro la tarjeta debe funcionar

completamente y adquirir los datos para transmitirlos hacia el siguiente elemento

que es la PC.

Como el ruteado de la tarjeta se realizo de manera profesional los resultados

fueron los más óptimos sin menor contratiempo, el armado de los puertos se hizo

de manera artesanal, en este caso debía comprobarse su correcto funcionamiento

para evitar errores.

3.1.3 Interfaz con la PC

En la PC tenemos el software que hace la interfaz con el usuario para la

visualización de datos y el archivado de los mismos, las posibilidades de manejo

del mismo hacen que se haya modificado pequeños detalles para mejorarlo y

tener una administración más comprensible y detallada de los datos.

3.1.4 Funcionamiento del conjunto

En conclusión, los objetivos planteados se cumplen con satisfacción, el

funcionamiento sigue un esquema lógico, incluso nuestras expectativas las

hemos superado aceptando críticas constructivas y opiniones inmediatas de

sujetos que desconocen del campo de acción de este proyecto, así como también

del personal preparado y que labora en el laboratorio de control de calidad de la

empresa Fibro Acero S. A.

- 117 -

La estética es también uno de los aspectos que se ha considerado esencial en el

sistema electrónico de monitoreo de temperaturas a través del triedro de madera.

Utilizando materiales de calidad que ha dado un aspecto de altura a esta tesis.

3.2 PRUEBAS

No basta que el sistema funcione correctamente, es necesario someterlo a varias

pruebas que demuestren el funcionamiento acertado y con el mejor rendimiento.

Gracias a la ayuda del personal del laboratorio de control de calidad de la

empresa Fibro Acero S. A. se ha recopilado los ensayos que realizan a las

cocinas, las pruebas que se deben realizar son los mismos ensayos con diferentes

productos y observar el funcionamiento del sistema electrónico.

3.2.1 Ensayo del horno16

Este ensayo consiste en calentar el horno a su máxima capacidad durante 20

minutos, y al finalizar el ensayo tomar la temperatura a la que se encuentra el

horno en ese momento, el sensor se coloca en el centro geométrico del horno

como lo indica la siguiente Figura.

Centrogeométric

o

Figura 3.1 Centro geométrico del horno de una cocina

Encender el horno, y ponerlo a su máxima capacidad; durante el lapso de tiempo

se tomaran los valores de temperatura del sensor analógico implementado, y

16 Los ensayos a realizar se describen con más detalle en el Anexo B1 (Norma INEN), las pruebas realizadas envuelven todos estos ensayos, no hace falta detallar a todos estos.

- 118 -

también con un termómetro de contraste de precisión de marca Fluke, los valores

tomados se encuentran en el Anexo B9, se observa que los datos responden

correctamente cuando sube la temperatura, sin embargo con un error con

respecto a la temperatura real.

NivelMicro Termocupla Termómetro(Fluke)

3 20 19 4 23 20 6 27 25 14 42 39 15 45 44 18 57 50 20 61 55 24 70 68 26 73 66 44 100 94 48 109 102 50 113 106 52 117 108 56 122 118 57 123 119 60 129 123 62 132 126 64 134 130 66 137 133 68 142 136 69 144 138 71 148 142 73 152 144 74 153 147

Tabla 3.1 Fragmento de la Tabla de datos

tomados en el ensayo del horno

Lo que nos lleva a generar una Tabla en la cual se aprecia el comportamiento del

sensor.

- 119 -

Figura 3.2 Sensor analógico, curva de comportamiento durante una prueba

estándar de 20 minutos

Como se observa las dos curvas responden de la misma forma pero la del sensor

implementado esta desplazada lo que se tiene que corregir en la contrastación.

Es importante conocer que el horno en los 20 minutos del ensayo debe llegar al

85% de la temperatura máxima, como mínimo.

3.2.2 Áreas de conflicto

Este apartado no se refiere a corregir fallas, sino a implementar detalles que

sugirió el personal del laboratorio, así como también nuestro guía y director de

tesis, como por ejemplo ordenamiento de ventanas en el software de interfaz

usuario, en fin detalles que no ejercieron mayores cambios físicos en el

proyecto.

La Pantalla de Interfaz gráfica con el usuario

La presentación de la interfaz con el usuario en el PC mediante el programa de

instrumentación LabVIEW fue el que más se agregaron detalles, puesto que la

resolución de la pantalla del computador dispuesto por la empresa es de

diferente resolución a la pantalla que se ocupo durante la ejecución de esta tesis,

se finiquito una resolución estándar de 1280 x 960 pixeles que es el estándar en

0

50

100

150

200

250

3 14 20 28 37 48 56 62 68 73 76 80 86 89 93 96 99 102

105

108

Tempe

raturaC

ComportamientodelHorno

TermometroContrastador SensorAnalogicoNumerodeMuestras

- 120 -

la mayoría de monitores en el mercado, el primer lugar la ventana de dialogo con

el usuario que muestra todos los datos monitoreados mas las gráficas de

temperaturas tiene que adecuarse a la resolución mencionada y acoplarse

correctamente a la misma, se debieron hacer las correcciones respectivas que no

son más que ordenar los elementos de forma que ahorren espacio en la pantalla.

Muestreo de Máximas temperaturas

Debido a que monitoreamos 295 sensores, el programa realizado en LabVIEW

presenta un promedio de la temperatura por cara del triedro, además de la

temperatura máxima y mínima por cara respectivamente, no obstante no se

considero que el programa identifique al sensor con la temperatura máxima, ni

tampoco al sensor con la temperatura mínima. Percatándonos de esta mejora al

sistema, se realizaron cambios para que en la pantalla de monitoreo se

identifique al sensor con la temperatura mínima y máxima correspondientemente

a la cara del triedro.

Aislamiento de sensores

Debido a factores desconocidos, puesto que el ambiente es controlado en el

laboratorio de control de calidad, se produce condensación entre los pines de los

sensores, lo que conlleva al mal funcionamiento del sensor, puesto que el agua

produce un cortocircuito entre los pines, en las pruebas se produjo este

fenómeno en muchos de los sensores, especialmente los que superan los 35ºC

por fortuna no llevo a la avería de ninguno, para evitar este problema se aislaron

los pines de cada sensor con barniz especial de motor marca WEG, que dio el

funcionamiento correcto sin novedad alguna.

3.3 CONTRASTACIÓN

3.3.1 Sensor analógico

Una vez comprobado el funcionamiento colectivo y corregido las posibles áreas

de conflicto, se tiene que ajustar valores para su precisión en la lectura, el más

importante es el sensor analógico (termopar) que es interpretado por niveles de

- 121 -

voltaje en el microcontrolador (1 nivel 0,01960784 voltios digitalizando a 8 bits

con referencia de 5 voltios), debido a los pasos tomados por el convertidor

analógico digital, conlleva a la conclusión que la medida de temperatura se hace

con saltos de 2 y 3 grados respectivamente, sin embargo la linealización de la

curva se precisa mientras más se eleva la temperatura lo que hace confiables las

lecturas del horno en su máxima capacidad (prueba estándar).

Para garantizar las conclusiones tomadas se realizaron pruebas variadas con

diferentes cocinas en el mismo ensayo que realizan en el laboratorio de control

de calidad, ensayo de 20 minutos a capacidad máxima del horno.

En el Anexo B9 están las pruebas referidas a la contrastación de este sensor,

satisfactoriamente mide la temperatura con el mínimo de error al finalizar la

prueba, el comportamiento del horno es diferente según el tamaño del mismo, la

temperatura a su alrededor, y si antes se hizo una prueba sobre la misma cocina.

Figura 3.3 Ensayo del Horno a) Sensor en el centro geométrico, b) Vista general

del triedro con la cocina.

En algunas de las pruebas se observa que el desfasamiento entre las dos curvas

es más pronunciado cuando las temperaturas son menores a 150 grados

- 122 -

centígrados, en parte se debe a que la implementación se corrige cuando más alta

es la temperatura, pero en gran parte se debe a que el sistema es más lento que el

termómetro que es usado para contrastar, es decir nuestro sistema necesita tomar

la lectura del sensor luego amplificarla, digitalizarla. Claro que todo lo

mencionado no produce retrasos significativos, pero claro cuando se los hace

dedicados únicamente a estos, no obstante en nuestro sistema tenemos más

tareas que cumplir al mismo tiempo.

Por otra parte tenemos que saber que el horno llega a los tres tercios de la

temperatura nominal en menos de la mitad del tiempo del ensayo, luego la

subida de temperatura es más lenta y se observa en las gráficas el

comportamiento acertado del sistema.

Figura 3.4 Sensor analógico Contrastado. Las curvas se asemejan y dan confiables datos del

calentamiento del horno.

Nótese claramente en la gráfica anterior que el desfasamiento es mínimo de las

dos curvas, sobre todo cuando se llega a los dos tercios de la temperatura

(recalcamos nuevamente que la subida hasta este nivel de temperatura es rápida

y provoca un desfase entre las curvas de contrastación), los datos se precisan

cuando la temperatura aumenta lentamente. También se recalca que podemos

tener un ± 10% de error en las lecturas, según lo que permite la norma INEN.

0

50

100

150

200

250

1 3 5 7 9 1113151719212325272931333537394143454749515355575961

Tempe

raturaC

Prueba3(CocinaSofiaecogas)

Termometrocontrastador SensorAnalogicoNumero deMuestras

- 123 -

3.3.2 Contrastación de Triedros

Para poder verificar resultados especialmente si los datos del Triedro V 1.01

(Triedro Electrónico) son fiables, hicimos varias pruebas del Ensayo 2 con dos

cocinas del mismo modelo y poniendo a funcionar los dos Triedros al mismo

tiempo o sea el que Fibro Acero S.A ya poseía y el de nuestra tesis.

Para comprobar resultados incluimos los datos de las temperaturas de los

sensores de ambos triedros, además de gráficas, promedios, máximos y mínimos

en el Anexo B10. Como detalles extras de la contrastación entre triedros, podemos destacar

algunos detalles de una de las pruebas realizadas:

Datos Triedro V 1.01 (Tesis)

Triedro Fibro Acero (Antiguo)

Promedios Cara Lateral 29,960 29,1 Cara Posterior 31,858 34,5 Cara Inferior 28,808 32,2

Máximos Cara Lateral 56,181 36,5 Cara Posterior 52,050 53,1 Cara Inferior 47,000 53,4

Mínimos Cara Lateral 22,567 23,0 Cara Posterior 22,107 23,0 Cara Inferior 22,044 22,4

Promedio General

30,746 31,9

Tabla 3.2 Comparación de valores entre triedros

Como vemos los valores no son los mismos pero se parecen mucho, las

diferencias son aceptables para el Ing. Javier Jaramillo (Gerente de Gestión de

Calidad), además las diferencias también se deben a factores como:

1.- La toman de lecturas del Triedro antiguo es a mano es por eso que se

considera posibles errores humanos durante la anotación de los datos, tenemos

que recalcar que primero se toman los datos a mano y luego se pasan a la PC.

- 124 -

2.- Nuestro Triedro tiene en total de 32 sensores más que el antiguo lo cual

también afecta en los promedios, pero resulta ventajoso porque el nuevo triedro

permite realizar pruebas con cocinas de mayor tamaño.

3.- Nuestra medición la hacemos automáticamente según los tiempos fijados por

lo que no puede haber errores además la realizamos en el momento preciso.

4.-Las Tablas que generamos según el ensayo son cada 5 minutos y para el

horno es cada minuto teniendo así 2 Tablas independientes en 2 archivos

diferentes, mientras que en el triedro antiguo solamente se puede tomar al final

una medida de todo incluso una sola del horno.

A continuación en la Figura 3.5 podemos ver el Triedro antiguo de Fibro Acero

S.A y su panel de mediciones:

Figura 3.5 Triedro antiguo de Fibro Acero S.A.

Los sensores digitales utilizados (DS18B20) muy aparte de haber sido sometidos

a pruebas, las cuales pasan sin ningún inconveniente poseen un certificado de

calibración ISO 9001 el cual consta como Anexo B11.

- 125 -

MATARIALES Y PRESUPUESTO

Dentro de materiales y presupuesto para la realización del proyecto de Tesis detallamos

los gastos que cubrió la empresa para el desarrollo del sistema.

CANT. MATERIALES VALOR UNIDAD (USD)

VALOR TOTAL (USD)

PLACA ELECTRÓNICA

330 Sensores Digitales DS18B20 4,73 1561,01 Sócalo maquinado 40 pines 1,47 1,471 PIC 18F4550 8,97 8,971 Memoria Serial 256k 3,40 3,402 Sócalo maquinado 8 pines 0,48 0,961 LM358N 0,49 0,491 Conector de 2 pines 0,25 0,251 Cristal 20MHz 0,75 0,752 Capacitor cerámico 22pF 0,11 0,222 LED 0,08 0,16

29 Resistencias 0,022 0,641 Capacitor Radial 22uF 0,11 0,112 Capacitor Radial 10uF 0,10 0,201 Transistor PNP 0,07 0,071 Conector USB macho 1,15 1,151 Conector DB25 macho 1,15 1,152 Conector DB25 hembra 0,35 0,702 Tapa conector DB25 hembra 0,26 0,521 Buzzer 1,90 1,901 Header recto 0,10 0,101 Header a 90° 0,22 0,221 Caja para proyecto 9,50 9,501 Confección Placa Electrónica 80,47 80,471 LCD 16X3 14,46 14,461 Materiales electrónicos varios (para pruebas) 17,33 17,33

TRIEDRO

1 Madera en general 68,0 68,01 Mano de Obra carpintero 75,0 75,0

75 Cable FTP CAT5e 0,85 63,7518 Canaleta de 20x12 2,07 37,30

- 126 -

44 Accesorios para canaleta 0,32 14,0819 Metros de FIT Térmico 1/16” 1,61 30,5963 Sócalos Maquinados 0,9 57,031 Barniz WEG 2,0 2,0

10 Metros de suelda 0,45 4,52 Barras de silicón 0,15 0,31 Espray negro mate 2,0 2,01 Materiales varios (bisagras, maquillas, etc.) 6,76 6,762 Metro de cinta helicoidal 2,0 2,0

VARIOS

1 Movilización 9,0 9,0 TOTAL 2078,50

CANT. MANO DE OBRA VALOR UNIDAD (USD)

VALOR TOTAL (USD)

ESTUDIANTES

2 Diseño y construcción del Triedro Electrónico 1000 2000 TOTAL 2000

Tomemos en cuenta que Fibro Acero S.A nos proporcionó todo el dinero para el

desarrollo del sistema, al inicio de la tesis el presupuesto estaba fijado en $2011,50 más

un 10% por imprevistos lo que daba un total de $2212,65; después de comprar todos los

materiales y realizar otros gastos vemos que el gasto es de $2078,50 ya que los

respectivos comprobantes de compra así lo demuestran.

En esta parte también se a colocado un aproximado de mano de obra por estudiante

basado en el tiempo y conocimientos invertidos en el desarrollo de este proyecto. Es

muy importante mencionar el costo aproximado que tiene el sistema en el mercado

hemos calculado un total de $6000, incluyendo materiales y mano de obra.

- 127 -

CONCLUSIONES

El uso de nuevas tecnologías permite mejorar los sistemas automatizados, haciéndolos

más eficientes, menos costosos e incluso más rápidos de implementar. Tradicionalmente

en la adquisición de datos como lo es la temperatura, dentro de un mundo analógico, se

requería empezar por la conversión Analógico/Digital para entonces poder dar

tratamiento a la información.

Con el uso de la tecnología 1-Wire el desarrollador salta este paso, aunque internamente

el sensor obvia y necesariamente tenga que realizarlo, disminuyendo así la complejidad

de hardware cuando se requiere el uso de gran cantidad de sensores y su costo asociado,

gracias a que esta tecnología permite que toda la información y sincronización se

transmita por un bus en un solo cable de datos. Se elimina la necesidad de calibración,

pues los sensores digitales vienen calibrados y contrastados con un certificado ISO 9001.

Toda la programación tanto en el microcontrolador como en el programa de aplicación

en la computadora fueron realizados de manera que sea amigable con el usuario final y

fácil de manejar. Incluso para el caso de avería de sensor, el sistema cuenta con un

programa sencillo para identificar el sensor averiado y reemplazarlo.

Cabe resaltar la utilidad y ahorro de tiempo que esta automatización produce al usuario,

y es bien conocido el dicho que el tiempo es oro. Se ha realizado una comparación del

trabajo del triedro anterior que utilizaba Fibro Acero S.A. con el nuevo Triedro

Electrónico, obteniendo resultados de eficiencia muy superiores, sobretodo por el hecho

de que no depende del constante trabajo del hombre. Además que los resultados

contrastados de temperatura también son favorables.

El sistema que resultó del presente trabajo de tesis es robusto y compacto tanto en

hardware como en software, sobretodo en el primer caso por las ventajas mencionadas

de esta tecnología. Además al ser comunicación USB, se utilizó el suministro de

energía de este puerto de la PC, ya que la red de sensores no requiere mayor corriente de

consumo a pesar de la gran cantidad de sensores.

- 128 -

RECOMENDACIONES

Se deben tener en consideración al momento de armar una red de sensores 1-Wire, la

capacitancia total generada en los cables por su longitud, y en los empalmes. Según la

aplicación y la cantidad de sensores se deberá escoger la topología más adecuada para la

red, pudiendo ser una de las descritas en este trabajo de tesis o una mixta de ellas. Se

recomienda utilizar cable FTP para proteger al bus de datos de posibles interferencias,

sobretodo en el ambiente industrial. En caso de existir gran cantidad de ruido se

recomendaría incluso usar cable STP.

Además se debe considerar la condensación que se produce con temperaturas

relativamente altas, pues se ocasiona problemas en los sensores al cortocircuitar los

terminales de éstos.

El encapsulado de los sensores digitales no permite que exista una disipación de calor

muy rápida como es el caso de los metales, por lo que entre ensayos se debe esperar un

tiempo para que los sensores se enfríen. Este tiempo no es muy largo y no afectará al

rendimiento del sistema.

Como trabajo futuro se podría implementar a la red 1-Wire la funcionalidad de

alimentación parásita, donde se tendrían un total de 2 cables correspondientes a DQ y

GND, en lugar de 3.

- 129 -

GLOSARIO

1D Una Dimensión

1-Wire® Comunicación serial asíncrona mediante un solo conductor

desarrollado por Dallas Semiconuctor Inc.

ADC Analog to Digital Converter (Conversor Analógico-Digital)

API Interfaz de Programa de Aplicación

ASCII American Standard Code for Information Interchange (Código

Normalizado Americano para el Intercambio de Información).

CAT5e Categoría 5e del par trenzado de cobre

CRC Cyclic Redundancy Checks (Control por Redundancia Cíclica)

DB25 Conector de 25 pines

DQ Pin de Interface 1-Wire®

EPROM Erasable Programmable Read-Only Memory (Memoria ROM borrable

programable)

EEPROM Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory (Memoria

ROM Eléctricamente borrable programable)

FTP Foiled Twisted Pair (Par Trenzado Recubierto)

GND Ground (Referencia a tierra)

I2C Two Wire Interface Bus (Bus de Interface de 2 Cables)

- 130 -

ID Identification (Identificación)

INEN Instituto Nacional de Estándares y Normalización

kΩ kilo Ohmio. Unidad de medición de Resistencia Eléctrica

LCD Liquid Crystal Display (Pantalla de Cristal Líquido)

mA, A Mili Amperios, Amperios. Unidad de medición de Corriente Eléctrica

mV, V Mili Voltios, Voltios. Unidad de medición de Voltaje

NI National Instruments

PC Personal Computer (Computadora Personal)

PCI Peripheral Component Interconnect (Componente Periférico de

Interconexión)

PIC Programable Integrated Circuit (Circuito Integrado Programable)

ROM Read Only Memory (Memoria de solo lectura)

S.A. Sociedad Anónima

Scratchpad Es de tipo SRAM con una porción tipo EEPROM.

SRAM Static Random Access Memory (Memoria Estática de Acceso Aleatorio)

TH Temperature High (Byte alto de registro de temperatura)

- 131 -

TL Temperature Low (Byte bajo de registro de temperatura)

USB Universal Serial Bus (Bus Universal Serial)

VDC, VCC Voltaje en Corriente Continua

VDD Voltaje de Drain

VI Virtual Instrument

VISA Es un API de alto nivel utilizado para comunicarse con buses de

instrumentación

- 132 -

BIBLIOGRAFÍA

1. REYES, Carlos, Aprenda rápidamente a programar Microcontroladores PIC- 1ra.

Edición, Editorial Ayerve C.A., Ecuador, 2004.

2. CORY, Clark, Digital Signal Processing and Digital Comunications, Editorial

McGraw-hill, EEUU, 2005.

3. FERREIRA, Luis F. y otros, MICROCONTROLADORES PIC. Sistema integrado

para el auto aprendizaje – 1ra Edición, Editorial Marcombo, España, 2007.

4. ANGULO, Amusátegui y otros, MICROCONTROLADORES PIC- 1ra Edición

Editorial McGraw-hill, EEUU, 2007.

5. PALLÁS, Ramón, Sensores y Acondicionadores de Señal, 4ta Edición, Editorial

Marcombo, España, 2008.

6. SALAMEA, Cristian, Instrumentación, UPS, Cuenca, 2006.

7. CASTRO, José y DÍAZ, Desarrollo de Instrumentación Virtual con fines didácticos

empleando controles ActiveX para la utilización de Circuitos Integrados con

capacidad de comunicación 1-Wire, Tesis UNEFA Facultad de Ingenierías,

Maracay, Mayo de 2007.

8. SOTOMAYOR, Castro y LOOR, Implementación de lector RFID y sensor de

temperatura a un robot MINDSTROM NXT para ser utilizado en un Sistema de

Adquisición de Datos, Tesis ESPOL Facultad de Ingeniería en Electricidad y

Computación, Guayaquil, 2008.

- 133 -

9. Maxim-Dallas Semiconductor (2009). 1-Wire Devices. Disponible: www.maxim-

ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2812 (Consulta: 2010, Enero 29).

10. Maxim-Dallas Semiconductor (1998). The 1-Wire Weather Station, Disponible:

alelectronic.makewebeasy.com/image/PDF/the1_wireweatherstation.pdf (Consulta:

2010, Enero 29).

11. Hack a Day (2008). 1-Wire temperature sensor (DS1822). Disponible:

hackaday.com/2008/12/10/parts-1-wire-temperature-sensor-ds1822/ (Consulta:

2010, Febrero 15).

12. Maxim-Dallas Semiconductor (2008). Overview of 1-Wire Techbology and Its Use.

Disponible: www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2812 (Consulta: 2010,

Febrero 15).

13. Maxim-Dallas Semiconductor (2008). Overview of 1-Wire Techbology and Its Use.

Disponible: www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2812 (Consulta: 2010,

Febrero 18).

1-A

ANEXO A-1

MANUAL DE OPERACIÓN

ANTES DE EMPEZAR

Para asegurar un buen funcionamiento revisar que las conexiones estén

correctamente aplicadas y que la fuente de energía sea la indicada y que no exista

ningún elemento cercano al triedro que influya en la temperatura tomada por los

sensores.

DESCRIPCION DE LOS CONTROLES

Es también necesario conocer los componentes y describimos a continuación los

controles físicos y virtuales que se pueden manipular en el sistema.

Controles físicos

1

2

3

4

5

6

Figura A1.1 tarjeta electrónica dentro de su carcasa, controles físicos

1. Botón P1, sirve para iniciar el sistema de monitoreo de temperaturas

2-A

2. Botón P2, sirve para cambiar un sensor averiado, se especifica en detalle en el

manual de mantenimiento.

3. Botón de Reset, es un mando que reinicia toda la tarjeta, hace que aborte toda

operación en cualquier momento.

4. L1 es un LED indicador, generalmente indica si el sistema esta energizado.

5. L2 Indicador de tarea, se enciende cuando el sistema cambia de tarea,

ejemplo cambio de testeo de sensores de una cara hacia otra.

Controles virtuales

Estos controles se denominan así porque están dentro del software y forman parte de

la interfaz con el usuario, describimos a continuación los componentes involucrados.

1

2

3

4

5

6

78

9

10

Figura A1.2 Pantalla principal del programa de monitoreo de temperaturas

1. Pestañas, cada pestaña elije una ventana de visualización, disponibles:

Principal, Cara lateral, Cara Posterior, Cara inferior, Datos generales.

2. Control de texto, donde ingresamos el nombre del producto a monitorear, los

datos se guardan con este nombre.

3. Datos informativos, fecha y hora.

3-A

4. Botón selectivo, desplaza una lista de ensayos predeterminados, además de

elegir un ensayo personalizado en este caso se necesita elegir el tiempo para

el ensayo, para los ensayos predeterminados el tiempo está ya establecido.

5. Botones de cronometro, son botones principales para iniciar pausar o reiniciar

un ensayo.

6. Botón de datos, genera una tabla de datos que se guardan en el archivo con

nombre del producto.

7. Botón de parada, en cualquier instante aborta un ensayo.

8. Indicadores de testeo, indica en que cara se encuentra el actual monitoreo.

9. Botón play principal.

10. Datos informativos, indican las características de los ensayos a escoger en el

numeral 4.

a) Encendido

La tarjeta electrónica no necesita de fuente adicional, el mismo PC a través de

la conexión USB se encarga de proveer energía al sistema.

Por lo anterior es necesario encender la computadora en primer lugar, abrir la

aplicación del programa de interfaz de usuario.

Conectar el cable USB a la computadora1

b) Puesta en Marcha de los ensayos

, automáticamente aparecerá una

leyenda en la pantalla de la tarjeta electrónica que dice: “Fibro Acero S.A.

Triedro V0.1 U.P.S.”.

1) Colocamos el nombre del producto a utilizar.

Se especifica el nombre de la cocina a realizar el ensayo, es importante darle

un nombre ya que con este se guarda el archivo con los datos monitoreados,

el nombre se coloca en el control de texto (botón 2), este dato colocamos

antes de que el programa este corriendo.

1 El Cable USB puede estar conectado todo el tiempo.

4-A

2) Elegir un ensayo

En la lista predeterminada o a su vez un ensayo arbitrario desplazando la

lista con el botón 4, destacamos la información adjunta en la misma pantalla

para saber las características de cada ensayo a realizar.

3) Pulsar el botón play principal

Este botón es el principal del programa (botón 9), nos pedirá elegir el

directorio en el que se guardaran los archivos con los datos monitoreados. El

nombre de los archivos a guardar se escribió en el primer paso así que no se

deben cambiar estos al momento de elegir el directorio2

4) Encendido de la cocina

.

Procedemos a efectuar el encendido requerido de la cocina según ensayo,

por ejemplo el horno.

5) Inicio de la tarjeta electrónica

Pulsamos P1 en la tarjeta electrónica para el monitoreo, automáticamente

comenzara a censar y transmitir los datos hacia la PC, no obstante el

cronometro no iniciara hasta su mando, esto nos da tiempo para verificar

detalles.

6) Inicio del ensayo

Finalmente pulsamos Start en la pantalla de interfaz, y automáticamente

iniciara el ensayo, las tablas se generan automáticamente, finalizado el

ensayo, el programa esperara a que lea el ultimo sensor para generar la

última tabla y guardar los datos.

c) Interfaz con el usuario descripción de pantallas

La pantalla principal se explico ya al inicio es para dar inicio al monitoreo en los

ensayos, las otras pantallas se refieren a los datos mismos, explicaremos una a

una sus especificaciones.

Pantalla de la cara lateral En esta pantalla únicamente están datos informativos, se describe por sectores para su mejor comprensión.

2 Se crearan dos archivos, el primero para los 295 sensores y el segundo para los datos del horno.

5-A

1

23

Figura A1.3 Pantalla de la cara lateral, monitoreo y graficas de las temperaturas

1. Área de valores

Aquí se visualiza la temperatura de cada uno de los 70 sensores

distribuidos en la cara lateral, numerados desde el sensor número 1 al 70

respectivamente.

2. Área de numeración y temperaturas máximas y mínimas

Es posible visualizar el sensor que está siendo censado en el momento

preciso, además de contar con el promedio de la cara y también identifica

al sensor con la máxima temperatura así como la mínima

3. Área de graficas

Muestra los valores de los sensores gráficamente mediante un barrido y

también punto a punto.

Las pantallas de la cara posterior e inferior son idénticas a la lateral por lo que

no es necesario detallar su funcionamiento y características.

Solo podemos mencionar que la cara posterior por contener más sensores que

las otras dos caras, en total 162, es necesario dividir esta pestaña en dos sub-

pestañas que contienen los mismos datos especificados.

6-A

Pantalla de datos generales En esta pantalla se observan las graficas de todas las caras, no hace falta entran en detalles, la diferencia es que existen dos gráficas más que muestran en conjunto todos los sensores del Triedro y un apartado, esta pantalla se refiere al horno.

1

2

3

Figura A1.4 Fragmento de la pantalla “Datos generales”, monitoreo del horno

1. Pantalla grafica Muestra el comportamiento del horno en el estado actual, y durante un determinado lapso de tiempo.

2. Indicador grafico Se observa gráficamente como sube la temperatura del horno mediante un indicador de nivel.

3. Indicador numérico Muestra el valor de temperatura, posee dos valores el máximo y el valor actual.

d) Como guardar imágenes desde el programa.

Nuestro programa muy aparte de generar archivos para abrirlos con algún

programa en este caso desde el Excel para la generación de las tablas, permite

también guardar las imágenes que el programa muestra durante su ejecución.

A continuación mostramos los pasos a seguir para poder guardar estas

imágenes:

En primer lugar tenemos que posicionarnos en la grafica que deseamos

guardar.

7-A

A continuación damos un clic derecho sobre la imagen y se desplegara

algunas opciones, la que debemos elegir es “Exportar Imagen

Simplificada” (Figura A1.5).

Luego tenemos que decidir entre algunas opciones (Figura A1.6):

La primera (Save to clipboard) nos permite copiar y pegar la imagen

donde queramos, eligiendo previamente que formato queremos .emf

o .bmp.

La segunda (Save to File) nos permite seleccionar el lugar o carpeta

donde queremos que se guarde nuestra imagen, nuevamente

eligiendo previamente que formato queremos .emf o .bmp.

Figura A1.5. Guardado de imágenes

Después de elegir estos pasos estamos listos para realizar nuestros informes con

nuestras graficas.

Si elegimos la primera opción (Save to clipboard) nos permitirá pegar la grafica

donde estemos haciendo nuestro informe ya sea en una hoja de Word, Exel, etc;

8-A

y si elegimos la segunda opción (Save to File) tendríamos que buscar la carpeta

que contiene la grafica para luego poderla pegar en nuestro informes.

Hay que recalcar que las graficas guardadas de esta manera son en blanco y

negro.

Figura A1.6. Guardado de imágenes

Existe también otra manera mucho más sencilla de guardar las imágenes que

necesitemos pero a colores, debemos seguir los siguientes pasos:

En primer lugar tenemos que posicionarnos en la grafica que deseamos

guardar.

A continuación damos un clic derecho sobre la imagen y se desplegara

algunas opciones, la que debemos elegir es “Copy Data” (Figura A1.7).

Este opción es semejante a realizar un CTRL+C y luego en nuestra hoja de

reporte realizar un CTRL+V, inmediatamente la imagen se pegara a colores.

9-A

Figura A1.7. Guardado de imágenes, procedimiento alternativo

10-A

ANEXO A-2

MANUAL DE MANTENIMIENTO

Para alargar la vida útil de todo aparato, sin importar la naturaleza del mismo, se

debe poseer un buen programa de mantenimiento, como sabemos existen dos tipos de

mantenimiento:

- Preventivo

- Correctivo

A2.1 Mantenimiento Preventivo

Como su nombre lo indica, este tipo de operación es un programa controlado para

prevenir averías en los sistemas o componentes del mismo.

En el sistema electrónico de monitoreo de temperaturas, se propone un programa

sencillo de mantenimiento que de seguro alistara al equipo para trabajar en optimas

condiciones, evitando así una posible avería de componentes que resulta en el

mantenimiento correctivo que es más costoso.

A2.1.1 Programa de Mantenimiento para el Triedro Electrónico

Antes de proceder con el programa, siempre estar consciente y seguro de sí mismo,

colocar los componentes y piezas que puedan extraviarse en un lugar seguro y

despejado, utilizar las herramientas correctas no utilizar sustitutos. La frecuencia de

este mantenimiento se debe hacer cada 12 meses.

1. Desconexión de cables

Teniendo apagado totalmente el sistema, comience por desconectar el

cable USB que es el que provee de energía a la placa electrónica (1),

prosiga por desconectar el cable del sensor analógico o termocupla (2),

con cautela y sujetando firmemente con el pulgar y el dedo índice retire

el conector DB25 (3).

11-A

12

3

Figura A2.1 Cables de conexión en la tarjeta electrónica, 1)

Cable de alimentación y datos USB, 2) cable de termocupla, 3)

cable de alimentación y datos de sensores digitales

2. Limpieza de conectores

El polvo es el principal agente que causa el mal funcionamiento sobre

todo cuando se tiene conexiones expuestas, para limpiar el mismo sin

causar daño a los conectores, limpiar los mismos con una fuente de

ventilación de aire, teniendo en cuenta que dicha fuente debe proveer

aire seco y limpio. Limpiar los conectores de los cables, y también se lo

hará en los ingresos de los mismos, es decir la placa electrónica.

3. Limpieza de placa electrónica

Con sumo cuidado desarmar la carcasa de la placa electrónica (tornillos

por debajo de la base de sujeción), y aplicar la ventila de aire, la misma

que se uso en el paso anterior, no desatornillar la placa electrónica, en

caso de humedad presente sobre la placa, limpiar la misma con un

lienzo seco y dejar ventilar, (no conectar la fuente en 24 horas, en caso

de humedad).

12-A

4. Limpieza del triedro

El triedro puede ser repintado por el lado que dan al producto, en caso

solo de limpieza utilizar lienzos secos libre de agentes corrosivos o

húmedos.

Los sensores incrustados, deben retirarse con sumo cuidado “sin sacarlo

del sócalo que lo aloja” únicamente del agujero que lo contiene, retírelo

suavemente y puede realizar el mismo proceso de exponerlo a una

fuente de aire ventilado.

Sensor Incrustado

Figura A2.2 Sensor alojado, retirar con cuidado para su mantenimiento

A2.2 Mantenimiento Correctivo

Este tipo de mantenimiento es el que todo técnico trata de evitar, puesto que es la

reparación del equipo mediante el reemplazo de componentes, demanda un gasto

económico considerable sumado el paro de funcionamiento del equipo.

La posible avería de uno de los sensores es inminente, por esto hemos creado un

programa de mantenimiento correctivo para el reemplazo rápido de un sensor

averiado. Para identificar un sensor quemado tenemos que guiarnos en el programa

de la PC si en alguna lectura nos muestra un sensor con un valor mayor a 255°C es

muestra de que el sensor no sirve y por lo tanto tenemos que reemplazarlo.

13-A

1. Avería de sensor

Para reemplazar un sensor, primero identifique el o los sensores averiados,

disponga de nuevos sensores y ordénelos, conserve este orden pues es

importante la ubicación para la colocación de cada sensor.

Desconecte la fuente y por consiguiente desconecte también el conector

DB25, como se dijo anteriormente, con cautela y sumo cuidado.

Conecte el cable de fuente USB, pulse P2 para el cambio de sensor,

manténgalo presionado durante un pequeño lapso de tiempo

aproximadamente 3 segundos, la pantalla le mostrara que presione P2 si

quiere aceptar el cambio de ese sensor.

2. Reemplace el conector3

Aparece un mensaje en el LCD que menciona que cambie el conector DB25

por uno especialmente construido para el cambio de sensores. Observe en la

siguiente figura A2.3 que el posicionamiento del sensor es importante y que

está indicado en el conector fabricado especialmente para este propósito.

Figura A2.3 Conector especial para el reemplazo de sensores

averiados

3 En el adhesivo del conector vemos la forma de conexión del sensor a grabar, si nos equivocamos en este punto el sensor nuevo se comenzará a calentar y no funcionará.

14-A

3. Incremento el número del sensor

Utilizando P1, se puede seleccionar el sensor a cambiar, ubicándolo por su

número de posición en la cara del triedro, P1 hace que se incremente el valor,

se debe elegir el averiado. Luego pulsamos aceptar (P2).

4. Lectura de código

Se lee el código del sensor nuevo y se lo traslada a la memoria EEPROM

debe esperar a que el programa termine de hacer la tarea y en la misma

pantalla del LCD le aparecerá un mensaje de “sensor grabado”, con esto

podemos continuar con el mismo proceso para otro sensor desde el paso 1,

sin necesidad de desconectar el cable fuente y obviando el paso de

reemplazo de conector.

5. Final de grabado

Una vez que hayamos terminado de grabar el o los sensores averiados

desconectamos la alimentación y volvemos a colocar el conector del triedro,

alimentamos el sistema y podemos realizar ensayos nuevamente.

1-B

ANEXO B-1

Normativa de la INEN para productores de cocinas y refrigeradoras.

9.3.5 Ensayos de calentamiento

9.3.5.1 Instalación para ensayo

a) Situar el artefacto en un triedro, constituido por un panel horizontal que sirve de base y dos paneles verticales, como un espesor de 25 mm aproximadamente.

b) El panel horizontal debe ser construido de madera de roble u otra madera del género Nothofagus y los paneles verticales, de madera contrachapada.

b.1) El panel vertical posterior debe tener una altura de 1,80 m y el vertical lateral una altura igual a la de la del artefacto.

b.2) El ancho de ambos paneles debe ser tal que sobrepase en, a lo menos 5 cm, a las dimensiones correspondientes del artefacto.

c) Si el artefacto no dispone de un asador por contacto en la cubierta, colocar un panel de madera contrachapada de 25 mm de espesor, en forma horizontal encima del artefacto, a la menor distancia indicada por el fabricante.

d) Las superficies de los paneles que dan hacía el artefacto deben ser recubiertas con pintura de color negro y terminación mate.

e) En cada panel y en el centro de cuadrados de 10 cm de lado, se incorporan termocumplas que penetren en los paneles por cara externa, de manera que las soldaduras se encuentren al 3 mm de la superficie que da hacia el artefacto.

f) Si previamente se ha determinado cuales son las zonas de máximo calentamiento en el panel se permite colocar termocuplas solamente en esas zonas, pero manteniendo la densidad de instalación según el literal e), de modo que haya una cantidad no menor de seis termocuplas en cada una de esas zonas.

g) La temperatura del local en que se efectúen los ensayos indicados en el numeral 9.3.5.2debe ser de 20°C + 5°C.

9.3.5.2 Procedimientos de los ensayos

a) Preparar el triedro para ensayo de modo que esté completamente seco, ya sea por medio de un ensayo previo o calentándolo, durante 24 h, con un

2-B

artefacto que se haga funcionar en forma similar a la del artefacto que se someterá a ensayo.

b) instalar el artefacto tan cerca, como su construcción lo permita, del panel posterior y a una distancia del panel lateral igual a la indicada por el fabricante, siempre que no sobrepase de 20 mm.

c) De acuerdo con la categoría del artefacto, alimentarlo con el gas de referencia que corresponda, a la presión nominal del ensayo y con el inyectro correspondiente.

d) Ensayo Nº 1

d.1) Colocar un recipiente normalizado de 22cm de diámetro que contenga 3,7Kg de agua fría, sobre cada uno de los quemadores de la cubierta. Si esta disposición no es posible, elegir para cada uno de los quemadores un recipiente apropiado, dejando una distancia libre de 1cm entre su pared lateral y la del recipiente vecino o los paneles de ensayo.

d.2) Encender los quemadores de cubierta, con la válvula en posición de abertura máxima.

d.3) Hacer funcionar el asador del horno simultáneamente, a su consumo nominal, con la puerta del horno abierta o cerrada según las indicaciones del fabricante.

d.4) Colocar la parrilla del horno en la posición más cercana al quemador del asador, cubierta con una placa de asbesto.

d.5) La duración de este ensayo es de 15 min.

e) Ensayo Nº2 hacer funcionar el artefacto durante una hora en las siguientes condiciones:

e.1) Ubicar los recipientes normalizados sobre los quemadores de la cubierta como en el ensayo Nº1.

e.2) Colocar las válvulas de control de los quemadores de cubierta en la posición correspondiente a la mitad del consumo nominal.

e.3) Colocar el termóstato del horno o la válvula de control, si no existe termostato, en la posición correspondiente a una temperatura de 230° C en el centro del horno.

e.4) Alimentar el artefacto a la presión nominal.

3-B

e.5) Si el asador puede funcionar simultáneamente con el horno, el asador debe funcionar con la válvula en la posición correspondiente a su consumo nominal, durante los 15 primeros min. Del ensayo.

e.6) Después del encendido del asador, será necesario regular nuevamente la presión a la entrada del artefacto.

9.3.5.3 Medición de las temperaturas

a) Al final de los ensayos Nº1 y Nº2, determinar la elevación de temperatura máxima del soporte y paneles adyacentes, así como todos los elementos susceptibles de ser manipulados (perillas, manijas, etc.), la del frente y costado libre del artefacto (es decir, aquel que no es adyacente al panel de ensayo).

b) Igualmente determinar la elevación máxima de la temperatura de las partes de la pared trasera del artefacto, susceptible de estar en contacto con un tubo flexible, y para aquellas partes que el fabricante indique los valores. Verificar que los valores determinados son inferiores o iguales a los indicados por el fabricante.

c) Medir las temperaturas de las superficies con termocuplas de contacto u otros dispositivos equivalentes.

d) Sí y las temperaturas de los paneles de ensayo o temperaturas de los costados del artefacto son susceptibles de ser notablemente diferentes a la derecha y a la izquierda del artefacto, los ensayos Nº1 y Nº2 deben ser repetidos con el panel de ensayo ubicado en el otro costado del artefacto.

e) Cuando en un punto determinado del frente o de los costados del artefacto, se observa una elevación de temperatura superior a 100°C sobre la temperatura ambiente, esta no se toma en cuenta si esa elevación de temperatura concierne a menos de 1cm2

f) Después de los ensayos Nº1 y Nº2, verificar que la maniobra de las válvulas de control permanece fácil.

de superficie.

9.3.5.4 Calentamiento del cilindro de gas licuado y su alojamiento.

A fin de obtener condiciones más severas en realidad, efectuar los ensayos previstos como sigue:

a) Alimentar el quemador del horno y los de cubierta, equipados con los inyectores correspondientes, a su consumo nominal, con el gas de

4-B

referencia proveniente de un cilindro del exterior del artefacto. Además, si el asador puede funcionar simultáneamente con el horno, alimentar su quemador en las mismas condiciones. Sobre los quemadores de la cubierta instalar los recipientes previstos en el numeral 9.3.6.3.

b) Ubicar en el alojamiento del artefacto un cilindro correspondiente al tipo de mayor tamaño que existe y que pueda fácilmente ser incorporado; éste debe contener 4/5 de su capacidad de gas de referencia y asegurar la alimentación de un quemador que no pertenece al artefacto y de un consumo igual al consumo nominal del horno. Si el artefacto no presenta horno, no efectuar este ensayo al cilindro incorporado.

c) Comprobar las temperaturas por medio de termocuplas. d) Medir el aumento de presión por medio de un manómetro, según el

esquema de la figura 11.

9.3.5.5 Consumo total del artefacto.

a) Según la categoría del artefacto, alimentar cada uno de los quemadores con el gas de referencia que corresponda a la presión nominal de ensayo y con el inyector correspondiente.

b) Regular cada quemador aisladamente con el gas de referencia a la presión nominal de ensayo, de modo que entregue el consumo nominal indicado por el fabricante.

c) Reemplazar el gas por aire, en idénticas condiciones de alimentación.

d) Medir el consumo de aire sucesivamente para cada uno de los quemadores, luego medir el consumo total con las válvulas de control abiertas simultáneamente.

e) Si existen dispositivos de seguridad, se deben tomar las medidas con el fin de permitir la llegada del aire a los inyectores (por ejemplo calefacción separada de los elementos sensibles).

9.3.5.6 Eficacia del regulador de presión

a) Regular previamente cada uno de los quemadores a su consumo nominal con el gas de referencia correspondiente, a la presión nominal y con el inyector respectivo.

b) efectuar las medidas cuando los quemadores hayan alcanzado su temperatura de régimen.

5-B

c) Comprobar que, cuando la presión de alimentación varía en un ±25% de la presión nominal, el consumo está siempre comprendido entre el 92,5% y el 107,5% del consumo medido a la presión nominal para las siguientes condiciones:

c.1) Cuando el consumo máximo de gas es de 2/3 de la suma de los consumos nominales de los quemadores alimentados simultáneamente mediante el regulador.

c.2) Cuando el consumo mínimo es igual a 0,08 m3

d) Para los gases de la segunda familia, operar con el gas de referencia y los inyectores correspondientes, siguiendo el mismo procedimiento adoptado:

/h.

d.1) Las presiones correspondientes al gas de referencia considerado

d.2) Como consumo mínimo 0,05 m3

/h.

Piso

Panel Posterior

PanelLateral

Grafico 10: Aparto para la medida de las temperaturas de piso y paredes (numeral 9.3.5.1)

6-B

8

3

-

+ -

Sección en la termocupla

Cara de la pared

7-B

ANEXO B-2

Termocupla Tipo K

Tablas de temperatura

11-B

ANEXO B-3

Datos Técnicos

Sensor DS18B20

13-B

ANEXO B-4

Diseño Electrónico

Esquema y Ruteado de la Placa

17-B

ANEXO B-5

Sensor Analógico Termocupla Tipo K Valores Medidos

°C V (mV) Oamp (300) V (Oamp)

Inc. Por °C (mV)

10 0,397 78,413 0,078

Grados vi Nivel 14 0,557 110,015 0,110 15,801

25 0,960 0

16 0,637 125,816 0,126 15,999

28 1,122 1 18 0,718 141,815 0,142 15,801

32 1,285 2

20 0,798 157,616 0,158 15,999

37 1,448 3 22 0,879 173,615 0,174 15,999

49 1,940 4

24 0,960 189,613 0,190 15,999

58 2,353 8 26 1,041 205,612 0,206 15,999

64 2,601 10

28 1,122 221,611 0,222 15,999

79 3,183 16 30 1,203 237,609 0,238 16,196

80 3,266 18

32 1,285 253,805 0,254 15,999

86 3,515 20 34 1,366 269,804 0,270 16,196

94 3,847 24

36 1,448 286,000 0,286 15,999

103 4,178 27 38 1,529 301,999 0,302 16,196

109 4,426 30

40 1,611 318,195 0,318 16,196

122 5,001 35 42 1,693 334,391 0,334 16,394

131 5,327 39

44 1,776 350,785 0,351 16,196

135 5,490 41 46 1,858 366,981 0,367 16,196

139 5,652 42

48 1,940 383,177 0,383 16,196

142 5,814 44 50 2,022 399,373 0,399 16,394

146 5,976 45

52 2,105 415,767 0,416 16,394

149 6,057 46 54 2,188 432,161 0,432 16,196

153 6,298 48

56 2,270 448,357 0,448 16,394

157 6,378 50 58 2,353 464,750 0,465 16,394

161 6,539 52

60 2,436 481,144 0,481 16,394

164 6,699 53 62 2,519 497,538 0,498 16,196

168 6,859 54

64 2,601 513,734 0,514 16,394

171 6,939 56 66 2,684 530,127 0,530 16,394

175 7,099 57

68 2,767 546,521 0,547 16,394

177 7,179 58 70 2,850 562,915 0,563 16,394

181 7,338 59

72 2,933 579,308 0,579 16,394

183 7,418 61 74 3,016 595,702 0,596 16,591

185 7,498 62

76 3,100 612,293 0,612 16,394

188 7,658 63 78 3,183 628,687 0,629 16,394

191 7,737 64

80 3,266 645,081 0,645 16,394

197 7,977 65 82 3,349 661,474 0,661 16,394

199 8,057 67

84 3,432 677,868 0,678 16,394

201 8,137 68 86 3,515 694,262 0,694 16,394

203 8,216 69

88 3,598 710,655 0,711 16,394

204 8,296 70 90 3,681 727,049 0,727 16,394

207 8,376 71

92 3,764 743,442 0,743 16,394

210 8,537 72 94 3,847 759,836 0,760 16,394

211 8,617 73

96 3,930 776,230 0,776 16,196

216 8,777 74 98 4,012 792,426 0,792 16,394

218 8,857 75

100 4,095 808,820 0,809 16,394

220 8,938 76 102 4,178 825,213 0,825 16,394

220 8,938 76

104 4,261 841,607 0,842 16,196

222 9,018 77 106 4,343 857,803 0,858 16,394

224 9,502 78

108 4,426 874,197 0,874 16,196

225 9,179 78 110 4,508 890,393 0,890 16,196

228 9,260 79

112 4,590 906,589 0,907 16,394

230 9,341 80

18-B

114 4,673 922,983 0,923 16,196

230 9,341 81 116 4,755 939,179 0,939 16,196

231 9,421 81

118 4,837 955,375 0,955 16,196

234 9,502 83 120 4,919 971,571 0,972 16,196

238 9,664 84

122 5,001 987,767 0,988 16,196

240 9,745 85 124 5,083 1003,963 1,004 15,999

244 9,907 86

126 5,164 1019,962 1,020 16,196

248 10,070 89 128 5,246 1036,158 1,036 15,999

252 10,233 90

130 5,327 1052,157 1,052 16,196

254 10,315 90 132 5,409 1068,353 1,068 15,999

256 10,396 91

134 5,490 1084,352 1,084 15,999

259 10,478 92 136 5,571 1100,350 1,100 15,999

261 10,560 93

138 5,652 1116,349 1,116 15,999

263 10,641 94 140 5,733 1132,347 1,132 15,999

266 10,723 95

142 5,814 1148,346 1,148 15,999

268 10,805 96 144 5,895 1164,345 1,164 15,999

270 10,969 97

146 5,976 1180,343 1,180 15,999

275 98 148 6,057 1196,342 1,196 15,801

280 99

150 6,137 1212,143 1,212 15,999

288 11,711 100 152 6,218 1228,142 1,228 15,801

290 101

154 6,298 1243,943 1,244 15,801

291 102 156 6,378 1259,744 1,260 15,999

293 103

158 6,459 1275,743 1,276 15,801

294 104 160 6,539 1291,544 1,292 15,801

295 105

162 6,619 1307,345 1,307 15,801

296 106 164 6,699 1323,146 1,323 15,801

297 107

166 6,779 1338,947 1,339 15,801

298 108 168 6,859 1354,748 1,355 15,801

299 109

174 7,099 1402,151 1,402 15,801 176 7,179 1417,953 1,418 15,801 178 7,259 1433,754 1,434 15,604 180 7,338 1449,357 1,449 15,801 182 7,418 1465,158 1,465 15,801 184 7,498 1480,960 1,481 15,801 186 7,578 1496,761 1,497 15,801 188 7,658 1512,562 1,513 15,604 190 7,737 1528,165 1,528 15,801 192 7,817 1543,967 1,544 15,801 194 7,897 1559,768 1,560 15,801 196 7,977 1575,569 1,576 15,801 198 8,057 1591,370 1,591 15,801 200 8,137 1607,171 1,607 15,604 202 8,216 1622,775 1,623 15,801 204 8,296 1638,576 1,639 15,801 206 8,376 1654,377 1,654 15,801 208 8,456 1670,178 1,670 15,999 210 8,537 1686,177 1,686 15,801 212 8,617 1701,978 1,702 15,801 214 8,697 1717,779 1,718 15,801 216 8,777 1733,580 1,734 15,801 218 8,857 1749,381 1,749 15,999 220 8,938 1765,380 1,765 15,801 222 9,018 1781,181 1,781 15,999 224 9,099 1797,179 1,797 15,801 226 9,179 1812,980 1,813 15,999 228 9,260 1828,979 1,829 15,999 230 9,341 1844,978 1,845 15,801 232 9,421 1860,779 1,861 15,999 234 9,502 1876,777 1,877 15,999 236 9,583 1892,776 1,893 15,999 238 9,664 1908,775 1,909 15,999

19-B

240 9,745 1924,773 1,925 15,999 242 9,826 1940,772 1,941 15,999 244 9,907 1956,771 1,957 16,196 246 9,989 1972,967 1,973 15,999 248 10,070 1988,965 1,989 15,999 250 10,151 2004,964 2,005 16,196 252 10,233 2021,160 2,021 16,196 254 10,315 2037,356 2,037 15,999 256 10,396 2053,355 2,053 16,196 258 10,478 2069,551 2,070 16,196 260 10,560 2085,747 2,086 15,999 262 10,641 2101,746 2,102 16,196 264 10,723 2117,942 2,118 16,196 266 10,805 2134,138 2,134 16,196 268 10,887 2150,334 2,150 16,196 270 10,969 2166,530 2,167 16,196 272 11,051 2182,727 2,183 16,394 274 11,134 2199,120 2,199 24,294 276 11,257 2223,414 2,223 8,098 278 11,298 2231,513 2,232 16,394 280 11,381 2247,906 2,248 16,196 282 11,463 2264,102 2,264 16,394 284 11,546 2280,496 2,280 16,196 286 11,628 2296,692 2,297 16,394 288 11,711 2313,086 2,313 16,196 290 11,793 2329,282 2,329 16,394 292 11,876 2345,676 2,346 16,394 294 11,959 2362,069 2,362 16,394 296 12,042 2378,463 2,378 16,394 298 12,125 2394,857 2,395 16,196 300 12,207 2411,053 2,411

0

100

200

300

400

500

600

0 10 30 45 54 62 69 75 79 85 92 98 104

110

116

121

127

133

139

145

151

157

163

169

175

181

187

Tem

pera

tura

C

Nivel presentado por el Microprocesador

Sensor analogico de Temperatura implementado (termopar)

Termocupla tipo K

20-B

ANEXO B-6

Programa Del Microcontrolador Compilador PicBasic Pro. 'PROGRAMA PARA LECTURA DE 295 SENSORES DS18B20 CON MEMORIA 24LC256 en grupos de 24 sensores, usb DEFINE OSC 20 DEFINE I2C_SCLOUT 1 USBBufferSizeMax CON 84 ' maximum buffer size '84 USBBufferSizeTX CON 8 ' input USBBufferSizeRX CON 8 ' output TRISA=%00110001 TRISE=%000 trisb=%00000000 CPIN VAR portc.2 ;pin señal de reloj I2C DPIN VAR portc.1 ;pin de datos I2C led VAR portc.6 RS VAR PORTA.2 EN VAR PORTA.1 Buzzer VAR PORTA.3 HIGH buzzer DEFINE LCD_BITS 8 DEFINE LCD_DREG PORTB DEFINE LCD_DBIT 0 DEFINE LCD_RSREG PORTA DEFINE LCD_RSBIT 2 DEFINE LCD_EREG PORTA DEFINE LCD_EBIT 1 ADCON0=%00000001 ADCON1=%00001110 'BITS 0-3 hacen que todos los puertos

analógicos sean digitales excepto A0 ADCON2=%00010001 DQ VAR PORTD.0 'GRUPO1 'colocar resistencia de PULL-UP

de 4k7 para todo el bus 1wire DQ1 VAR PORTD.1 'GRUPO2 DQ2 VAR PORTD.2 'GRUPO3 DQ3 VAR PORTD.3 'GRUPO4 DQ4 VAR PORTD.4 'GRUPO5 DQ5 VAR PORTD.5 'GRUPO6 DQ6 VAR PORTD.6 'GRUPO7 DQ7 VAR PORTD.7 'GRUPO8 DQ8 VAR PORTE.0 'GRUPO9 DQ9 VAR PORTE.1 'GRUPO10 DQ10 VAR PORTE.2 'GRUPO11 DQ11 VAR PORTC.0 'GRUPO12 DQ12 VAR PORTC.7 'GRUPO13 analog VAR BYTE p1 VAR PORTA.5 p2 VAR PORTA.4 ID VAR BYTE[8] INDEX VAR BYTE INDEX=0 Stat VAR BIT 'Busy or not bit Temp VAR WORD 'Temp storage

21-B

integer VAR BYTE [296] float VAR BYTE [296] i VAR WORD 'ÍNDICE DE SENSORES j VAR BYTE 'índice del vector de dirección temporal para los sensores x VAR BYTE 'índice del apuntador de dirección de la memoria PAGE VAR BYTE 'índice de la página de dirección de memoria m VAR BYTE 'variable para mandar el indice via USB de 0 a 255 n VAR BYTE 'variable para mandar la diferencia del indice via USB para

los sensores del 256 al 295 cen VAR BYTE decc VAR BYTE uni VAR BYTE add VAR BYTE [8] 'vector de dirección temporal para los sensores contro CON %10100000 'verificar sergún memoria!!, esta palabra es

para la de 16k, también para la de 256k controread CON %10100001 GOSUB enable_rout 'inicializacion LOW RS PORTB=$39 PAUSE 30 GOSUB enable_rout PORTB=$1D PAUSE 30 GOSUB enable_rout PORTB=$50 PAUSE 30 GOSUB enable_rout PORTB=$6C PAUSE 30 GOSUB enable_rout PORTB=$7B '$7C PAUSE 30 GOSUB enable_rout PORTB=$38 PAUSE 30 GOSUB enable_rout PORTB=$0F PAUSE 30 GOSUB enable_rout PORTB=$01 PAUSE 30 GOSUB enable_rout 'termina initialization PORTB=$06 PAUSE 30 GOSUB enable_rout PORTB=$18 PAUSE 30 GOSUB enable_rout HIGH RS i=0 LCDOUT $01 LCDOUT $fe,1,"Fibro Acero S.A." '$80 es la dirección de la primera línea LCDOUT $fe,$91,"Triedro V1.01" '$90 es la dirección de la 2da línea LCDOUT $fe,$A5,"U.P.S." '$A0 es la dirección de la 3a línea PAUSE 1500 PAUSE 250 menu: PAGE=0 LOW led

22-B

LCDOUT $fe,1,"ESCOJA OPCION" '$80 es la dirección de la primera línea LCDOUT $fe,$90,"P1 Monitoreo" '$90 es la dirección de la 2da línea LCDOUT $fe,$A0,"P2 Cambio Sensor" PAUSE 600 keyb1: IF p2=0 THEN GOSUB Pito1 GOSUB holdon ENDIF PAUSE 50 IF p1=0 THEN GOSUB Pito1 GOTO main ENDIF PAUSE 50 GOTO keyb1 grabar_sensor: HIGH led LCDOUT $fe,1,"SEGURO QUE DESEA" '$80 es la dirección de la primera línea LCDOUT $fe,$90,"CAMBIAR SENSOR?!" '$90 es la dirección de la 2da línea LCDOUT $fe,$A0,"P1: SI P2: NO" PAUSE 600 keyb3: IF p1=0 THEN GOSUB Pito1 GOTO decide ENDIF PAUSE 50 IF p2=0 THEN GOSUB Pito1 GOTO menu ENDIF PAUSE 50 GOTO keyb3 decide: LCDOUT $fe,1,"Reemplace el" LCDOUT $fe,$90,"conector con el" LCDOUT $fe,$A0,"nuevo sensor!" PAUSE 2000 LCDOUT $fe,1,"CAMBIAR SENSOR:" '$80 es la dirección de la primera línea LCDOUT $fe,$90,"P1 Escoja Sensor" '$90 es la dirección de la 2da línea LCDOUT $fe,$A0,"P2 Aceptar" keyb2: IF p1=0 THEN GOSUB incremento PAUSE 50 IF p2=0 THEN GOSUB Pito1 GOTO aceptar ENDIF PAUSE 50 GOTO keyb2 aceptar: PAUSE 100 Start_Convert: OWOUT DQ, 0, [$33] 'Issue Read ROM command OWIN DQ, 0, [STR ID 8] 'Read 64-bit device data into the 8-byte array I2CWRITE DPIN,CPIN,contro,PAGE,INDEX,[ID[0]] PAUSE 10 INDEX=INDEX+1 I2CWRITE DPIN,CPIN,contro,PAGE,INDEX,[ID[1]] PAUSE 10

23-B

INDEX=INDEX+1 I2CWRITE DPIN,CPIN,contro,PAGE,INDEX,[ID[2]] PAUSE 10 INDEX=INDEX+1 I2CWRITE DPIN,CPIN,contro,PAGE,INDEX,[ID[3]] PAUSE 10 INDEX=INDEX+1 I2CWRITE DPIN,CPIN,contro,PAGE,INDEX,[ID[4]] PAUSE 10 INDEX=INDEX+1 I2CWRITE DPIN,CPIN,contro,PAGE,INDEX,[ID[5]] PAUSE 10 INDEX=INDEX+1 I2CWRITE DPIN,CPIN,contro,PAGE,INDEX,[ID[6]] PAUSE 10 INDEX=INDEX+1 I2CWRITE DPIN,CPIN,contro,PAGE,INDEX,[ID[7]] PAUSE 10 LCDOUT $fe, 1," SENSOR GRABADO" PAUSE 1500 LOW led GOTO menu main: LCDOUT $fe,1,"Iniciando" '$80 es la dirección de la primera línea PAUSE 400 LCDOUT $fe,1,"Iniciando." '$90 es la dirección de la 2da línea PAUSE 400 LCDOUT $fe,1,"Iniciando.." PAUSE 400 LCDOUT $fe,1,"Iniciando..." USBBuffer VAR BYTE[USBBufferSizeMax] USBBufferCount VAR BYTE USBINIT 'initialise USB... ProgramStart: x=0 PAGE=0 FOR i=0 TO 294 FOR j=1 TO 8 I2CREAD DPIN,CPIN,controread,PAGE,x,[add[j]] IF x=255 THEN x=0 PAGE=PAGE+1 ELSE x=x+1 ENDIF PAUSE 10 NEXT Temp_1: IF i<25 THEN GOSUB pin0 '13 GRUPOS DE SENSORES IF i>24&&i<48 THEN GOSUB pin1 IF i>47&&i<71 THEN GOSUB pin2 IF i>70&&i<94 THEN GOSUB pin3 IF i>93&&i<117 THEN GOSUB pin4 IF i>116&&i<140 THEN GOSUB pin5 IF i>139&&i<163 THEN GOSUB pin6 IF i>162&&i<186 THEN GOSUB pin7 IF i>185&&i<209 THEN GOSUB pin8 IF i>208&&i<233 THEN GOSUB pin9 IF i>232&&i<254 THEN GOSUB pin10 IF i>253&&i<275 THEN GOSUB pin11 IF i>274&&i<296 THEN GOSUB pin12

24-B

float[i]=Temp & %1111 'extraigo los 4 bits lsb que contienen la parte

decimal float[i]=(float[i]*625)/10 'calculo la parte decimal con la resolución de 12

bits, 1 LSB=.0625 integer[i]=Temp LCDOUT $fe,1 LCDOUT $fe,$90,"Sensor #",DEC i LCDOUT $fe,$A0,"T=",DEC integer[i],".",DEC float[i] LCDOUT $fe,$A9,%10011110,"C" IF i=1 THEN GOSUB Pito IF i>0&&i<71 THEN LCDOUT $fe,$80,"CARA LATERAL " ENDIF IF i=71 THEN GOSUB Pito1 IF i>70&&i<233 THEN LCDOUT $fe,$80,"CARA POSTERIOR" ENDIF IF i=233 THEN GOSUB Pito1 IF i>232&&i<296 THEN LCDOUT $fe,$80,"CARA INFERIOR " ENDIF IF i=295 THEN GOSUB Pito1 PAUSEUS 50 ADCON0.1=1 PAUSEUS 50 analog=ADRESH cen=(float[i])/100 decc=(float[i])/10-(cen*10) uni=float[i]-(cen*100)-(decc*10) IF i<256 THEN m=i n=0 ELSE m=255 n=i-255 ENDIF USBBuffer[0]=integer[i] USBBuffer[1]=cen USBBuffer[2]=decc USBBuffer[3]=uni USBBuffer[4]=m USBBuffer[5]=analog USBBuffer[6]=n USBBuffer[7]=0 USBBuffer[8]=0 GOSUB DoUSBOut NEXT GOTO ProgramStart DoUSBOut: USBBufferCount = USBBufferSizeTX 'TX buffer size USBSERVICE 'keep connection alive USBOUT 1, USBBuffer, USBBufferCount, DoUSBOut 'if bus available, transmit

data RETURN pin0: OWOUT DQ, 0, [ add[0],add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$44] W1: OWIN DQ, 2, [Stat] 'Check for still busy converting

25-B

GOSUB DoUSBOut IF Stat = 0 THEN W1 'Still busy?, then loop OWOUT DQ, 0,[ $28,add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$BE]

OWIN DQ, 1, [Temp.LowByte,Temp.HighByte] 'Read two bytes, then end communications

RETURN pin1: OWOUT DQ1, 0, [ add[0],add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$44] W2: OWIN DQ1,2, [Stat] 'Check for still busy converting GOSUB DoUSBOut IF Stat = 0 THEN W2 'Still busy?, then loop OWOUT DQ1, 0,[ $28,add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$BE] OWIN DQ1, 1, [Temp.LowByte,Temp.HighByte]'Read two bytes, then end

communications RETURN pin2: OWOUT DQ2, 0, [ add[0],add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$44] W3: OWIN DQ2, 2, [Stat] 'Check for still busy converting GOSUB DoUSBOut IF Stat = 0 THEN W3 'Still busy?, then loop OWOUT DQ2, 0,[ $28,add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$BE] OWIN DQ2, 1, [Temp.LowByte,Temp.HighByte]'Read two bytes, then end


communications RETURN pin4: OWOUT DQ4, 0, [ add[0],add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$44 W5: OWIN DQ4, 2, [Stat] 'Check for still busy converting GOSUB DoUSBOut IF Stat = 0 THEN W5 'Still busy?, then loop OWOUT DQ4, 0,[ $28,add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$BE] OWIN DQ4, 1, [Temp.LowByte,Temp.HighByte]'Read two bytes, then end


communications

26-B

RETURN pin6: OWOUT DQ6, 0, [ add[0],add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$44] W7: OWIN DQ6, 2, [Stat] 'Check for still busy converting GOSUB DoUSBOut IF Stat = 0 THEN W7 'Still busy?, then loop OWOUT DQ6, 0,[ $28,add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$BE] OWIN DQ6, 1, [Temp.LowByte,Temp.HighByte]'Read two bytes, then end


communications RETURN pin8: OWOUT DQ8, 0, [ add[0],add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$44] W9: OWIN DQ8, 2, [Stat] 'Check for still busy converting GOSUB DoUSBOut IF Stat = 0 THEN W9 'Still busy?, then loop OWOUT DQ8, 0,[ $28,add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$BE OWIN DQ8, 1, [Temp.LowByte,Temp.HighByte]'Read two bytes, then end



communications RETURN pin11: OWOUT DQ11, 0, [ add[0],add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$44] W12:

27-B

OWIN DQ11, 2, [Stat] 'Check for still busy converting GOSUB DoUSBOut IF Stat = 0 THEN W12 'Still busy?, then loop OWOUT DQ11, 0,[ $28,add[1],add[2],add[3],add[4],add[5],add[6],add[7],$BE] OWIN DQ11, 1, [Temp.LowByte,Temp.HighByte]'Read two bytes, then end


communications RETURN enable_rout: HIGH EN PAUSEUS 1 LOW EN RETURN Pito: LOW BUZZER HIGH led PAUSE 250 HIGH BUZZER LOW led PAUSE 250 LOW BUZZER HIGH led PAUSE 250 HIGH BUZZER LOW led RETURN Pito1: LOW BUZZER PAUSE 250 HIGH BUZZER RETURN incremento: i=i+1 IF i>295 THEN i=1 LCDOUT $fe,$90,"P1 # Sensor: ",DEC3 i '$90 es la dirección de la 2da

línea RETURN holdon: PAUSE 3000 IF p2=0 THEN GOTO grabar_sensor ELSE GOTO menu ENDIF PAUSE 50 RETURN

28-B

ANEXO B-7

Datos técnicos de la carcasa

30-B

ANEXO B-8

Plano de Construcción

Del

Triedro de Madera

ANEXO B-9 Contrastación del Horno

Nivel Micro Sensor T. Contras.

3 20 19 4 23 20 6 27 25

14 42 39 15 45 44 18 57 50 20 61 55 24 70 68 26 73 66 28 76 68 32 82 76 35 86 80 37 90 82 38 91 87 44 100 94 48 109 102 50 113 106 52 117 108 56 122 118 57 123 119 60 129 123 62 132 126 64 134 130 66 137 133 68 142 136 69 144 138 71 148 142 73 152 144 74 153 147

Nivel Micro Sensor T. Contras. 75 155 148 76 156 149 77 157 152 78 159 155 80 163 158 82 167 160 84 171 161 86 175 167 87 176 169 88 178 170 89 180 171 90 182 175 92 184 178 93 186 180 94 188 181 95 189 183 96 192 184 97 194 186 98 195 187 99 197 189

100 198 192 101 200 193 102 202 195 103 204 197 104 205 198 105 206 200 106 207 202 107 208 203 108 209 205 109 210 206

0

50

100

150

200

250

3 14 20 28 37 48 56 62 68 73 76 80 86 89 93 96 99 102 105 108

Tem

pera

tura

°C

Comportamiento del Horno

Termometro Contrastador Sensor AnalogicoNumero de Muestras

32-B

Prueba 1 Cocina Dakota Continental

Sensor T. Contras. 48 46 50 49 52 51 54 53 56 55 58 52 60 60 63 62 65 63 68 66 70 68 71 70 73 71 74 73 76 75 80 78 81 81 83 82 87 86 89 86 90 88 92 91 94 92 97 95 99 97

101 99 103 100 105 102 107 104 109 106 111 107 112 110 114 111 118 115 120 117 121 118 123 119 125 121 126 123 129 124

Sensor T. Contras. 130 126 132 129 134 132 135 134 138 136 140 137 143 140 145 141 146 143 147 144 149 146 150 148 151 149 153 152 155 154 157 155 158 157 162 160 166 163 167 164 171 168 174 170 176 172 178 175 181 178 183 180 184 181 186 183 188 184 189 186 190 187 192 189 193 190 194 192 196 194 198 196 200 198 202 200 203 202 204 203

0

50

100

150

200

250

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79

Tem

pera

tura

°C

Prueba 1 (Cocina Dakota Continental)

Termometro contrastador Sensor AnalogicoNumero de Muestras

33-B

Prueba 2 Cocina Dakota Continental Sensor T. Contras.

19,5 18,3 29 33 30 29 32 31 34 32 41 33 45 42 52 44 56 48 69 52 70 57 74 63 78 68 82 74 85 77 87 80 90 83 94 87 97 90 99 94

101 97 102 99 116 107 121 112 123 117 126 120 127 122 129 125 132 128 134 130 135 131 138 135 140 141

Sensor T. Contras. 146 144 149 146 150 147 151 149 155 155 158 157 160 159 162 159 164 165 166 164 167 166 171 169 174 171 176 172 178 174 180 175 181 177 183 179 184 181 186 184 188 185 189 186 190 188 192 190 193 192 194 193 196 195 198 197 200 199 202 201 203 203 204 204 205 205

0

50

100

150

200

250

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79

Tem

pera

tura

°C



34-B

Prueba 3 Cocina Sofía Ecogas Sensor T. Contras.

48 50 56 60 60 66 63 67 73 77 76 81 78 83 81 85 83 89 85 91 89 95 96 103 99 104

103 109 105 110 109 112 111 114 112 116 116 121 120 123 121 124 123 125 125 127 127 130 129 134 132 131 135 139 138 143 140 145 143 148

Sensor T. Contras.

145 149 146 150 147 153 151 155 158 163 160 165 162 166 164 169 166 168 167 170 169 173 171 175 174 177 176 178 178 178 180 181 183 184 184 185 186 187 188 188 189 189 190 190 192 192 193 194 194 196 196 197 198 199 200 202 202 203 203 204 204 205

0

50

100

150

200

250

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61

Tem

pera

tura

°C

Prueba 3 (Cocina Sofia ecogas)


35-B


29 31 30 33 34 35 37 40 39 43 41 46 48 49 52 51 54 53 56 56 58 57 60 60 63 62 65 65 67 68 71 72 73 74 76 78 78 79 80 81 81 85 82 86 83 87 85 89 87 93 89 94 94 100 97 102

101 105 103 108 105 110 107 112 109 114 111 116 112 116 114 118 116 120 118 123 120 124 121 125 123 126

Sensor T. Contras. 125 128 126 130 127 131 129 133 130 135 132 136 134 139 135 143 136 142 138 142 140 145 143 146 146 148 147 150 151 155 155 160 157 162 158 162 160 162 162 165 164 166 166 169 167 170 169 171 171 173 174 175 176 176 178 178 180 180 181 181 183 183 184 184 186 187 188 189 190 190 193 193 194 197 196 197 198 200 200 201 202 202 203 203

0

50

100

150

200

250

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82

Tem

pera

tura

°C



36-B


29 29 34 36 39 46 41 49 45 52 50 55 52 58 54 60 56 63 60 66 63 69 68 75 70 77 73 80 76 84 78 87 81 89 90 101 94 104 97 105 99 108

101 109 103 111 109 113 107 114 111 117 112 118 114 120 116 120 118 123 120 123 123 130 126 133 127 135 129 137 132 138 134 140 135 143 138 145 140 147

Sensor T. Contras. 145 150 146 152 147 153 149 156 150 157 151 157 153 158 155 161 157 163 158 164 160 165 162 168 164 168 166 169 169 171 171 174 174 176 176 177 178 179 180 181 181 181 183 184 184 185 186 187 188 188 189 190 190 191 192 192 193 193 194 195 196 196 198 198 200 200 202 201 203 203 204 204 205 205 207 208 208 209 209 210

0

50

100

150

200

250

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79

Tem

pera

tura

°C



37-B

38-B

ANEXO B-10 Datos del triedro antiguo

FECHA 2010-08-24 MODELO: DAKOTA CONTINENTAL

PLATA

POSTERIOR

PISO

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7

33,2 35,1 35,7 34,8 34,3 33,2 31,5 29,9 33,5

23,3 23,1 23,6 23,8 23,9 23,8 23,4 23,6 9 10 11 12 13 14 15 16

8 9 10 11 12 13 14

29,2 30,9 31,7 31,5 31,7 31,1 30,1 28,5 30,6

22,4 23,2 23,7 31,5 33,9 35 33,8 29,1 17 18 19 20 21 22 23 24

15 16 17 18 19 20 21

26,5 27,5 28,3 28,8 29,8 30,6 29,9 27,9 28,7

31,9 29,2 32,2 42,2 47 50,9 46,5 40,0 25 26 27 28 29 30 31 32

22 23 24 25 26 27 28

28,5 30,4 30,8 29,8 28,4 27 26,2 25,5 28,3

37,9 24,8 24 24 24,6 39,7 48,9 32,0 33 34 35 36 37 38 39 40

29 30 31 32 33 34 35

25,5 26,3 27,3 29,3 31 32,2 31,1 29,6 29,0

53,4 52,1 45,2 36,7 23,9 24,3 39,1 39,2 41 42 43 44 45 46 47 48

36 37 38 39 40 41 42

30,8 32,9 34,9 34 31,9 28,7 27 26 30,8

47,5 49,4 47,2 42,5 34,5 24,6 24,6 38,6 49 50 51 52 53 54 55 56

43 44 45 46 47 48 49

26,7 28,2 30,6 34,5 37 38,2 33,9 31,9 32,6

28 28,2 28,9 28,6 27,6 26,7 24,3 27,5 57 58 59 60 61 62 63 64

50 51 52 53 54 55 56

34,2 38,7 43,3 42,8 39,6 34,6 30,1 27,6 36,4

25 26,5 27,9 28,6 28,6 28 26,3 27,3

65 66 67 68 69 31,3 27,5 28

PROMD PISO 32,2

28,2 32,6 39,6 47,7 49,3 48,2 44,8 37,8 41,0 73 74 75 76 77 78 79 80

LATERAL

36 44,6 45,4 46,3 45,3 37,2 29,8 26,7 38,9 81 82 83 84 85 86 87 88

1 2 3 4 5 6 7 8

26,3 29,8 38,3 47 49,6 49,2 46,6 38,0 40,6

24,9 26,5 26,5 26,5 26 27,2 26,9 27,5 26,5 89 90 91 92 93 94 95 96

9 10 11 12 13 14 15 16

39,2 45,8 50,5 52,6 49,2 38,5 30,3 26,3 41,6

32,7 32,9 33,8 35,2 36,1 36,5 27 32 33,3 97 98 99 100 101 102 103 104

17 18 19 20 21 22 23 24

26 30,5 39,4 48,8 52,2 48,8 45,4 38 41,1

31,1 32,7 33,9 35,2 38 26,5 30,9 30,3 32,3 105 106 107 108 109 110 111 112

25 26 27 28 29 30 31 32

36,6 44,3 49,9 53,1 50,2 40,3 30,2 25,5 41,3

31,6 32 33,4 37 25,5 29,9 29,1 30,6 31,1 113 114 115 116 117 118 119 120

33 34 35 36 37 38 39 40

24,8 28,5 37,3 45,9 47,8 45,8 40,9 34,1 38,1

30 30,9 35,7 24,5 27 28 29,7 28,3 29,3 121 122 123 124 125 126 127 128

41 42 43 44 45 46 47 48

30,2 34,3 38 36,7 37 37 31,8 26,6 34,0

28,5 32,6 23,9 26,1 27,8 29,7 27,8 27,1 27,9 129 130 131 132 133 134 135 136

49 50 51 52 53 54 55 56

23,6 24,9 27,5 30,5 31,4 31,2 29,8 27,4 28,3

29,9 23,2 25,8 27,5 29,6 27,4 25,6 27 27,0 137 138 139 140 141 142 143 144

57 58 59 60 61 62 63

25,6 26,6 27,2 27,2 26,8 25,1 23,6 23 25,6

23 24,5 26,4 28,5 26,8 24,9 25,9 25,7

PROMD POST 34,5

PROMED LATE 29,1

PROM TOTAL 31,9

39-B

0

10

20

30

40

50

60

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101

106

111

116

121

126

131

136

141Te

mpe

ratu

ra °

C

Sensores

Cara Posterior

Cara Posterior

0

10

20

30

40

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63

Tem

pera

tura

°C

Sensores

Cara Lateral

Cara Lateral

0

10

20

30

40

50

60

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55

Tem

pera

tura

°C

Sensores

Cara Inferior

Cara Inferior

40-B

Tabla de Datos del Horno con el Triedro Electrónico

Temperatura Horno

Fibro Acero S.A.

Fecha: 2010 - 08 - 25

Hora : 09:34:04 a.m.

Producto: Dakota Continental HORNO (°C/min)

41 83

120 132 140 149 157 166 169 169 169 178 178 181 186 188 190 196 196 196 198 200 200 203 203 204 205 205 205 205 205 207 207 205

HORNO (°C/min) 206

206 206 206 206 205 205 207 205 205 205 205 205 205 207 207 207 207 207 205 205 205 207 205 207 207 205 205 205 207 207

0

50

100

150

200

250

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64

Tem

pera

tura

°C

Tiempo (Minutos)

Horno

Horno

41-B

ANEXO B-11

Certificado de Calibración

DS18B20

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA · Paúl Fernando Salto Álvarez. DIRECTOR:...

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